کنترل چهارکانالۀ سیستم‌ رباتیکی راهبر - پیرو همراه با انتقال نیروی کاربر ربات راهبر در شرایط برخورد ربات پیرو با مانع با رویکرد مبتنی بر پایداری ورودی به حالت

امکان انتقال حس و میزان نیروی کاربر سمت راهبر به ربات پیرو در سیستم‌های راهبر - پیرو رباتیکی مورد توجه است. در پژوهش حاضر، گشتاور کنترلی سمت پیرو با انتقال نیروی کاربر (با دستۀ هپتیک) از سمت راهبر به پیرو تنظیم می‌شود. سیستم پیشنهادی یک رویکرد چهارکاناله است که در آن سیگنال موقعیت و سیگنال نیرو در سمت راهبر به پیرو منتقل می‌شوند و به طور متقابل، سیگنال موقعیت و نیروی محیط وارد بر پیرو به سمت کاربر می‌رسند. پایداری ورودی به حالت برای سیستم ترکیبی راهبر - پیرو با رویکرد پیشنهادی بررسی شده است. رویکرد این پژوهش، برخلاف رویکرد بسیاری از پژوهش‏های پیشین، به داشتن شتاب مفاصل برای پارمتری­سازی دینامیک ربات یا کنترل آن نیاز ندارد. در این روش، مقدار نیرو/گشتاور دست کاربر ربات راهبر مستقیماً در فرمان کنترلی ربات پیرو دخیل است. در این مقاله، علاوه بر سیستم چهارکاناله، یک سیستم سه‏کاناله پیشنهاد شده ‌است. هر دو سیستم می‌توانند علاوه بر پیروی از مسیر، هنگام برخورد با موانع و توقف مفاصل باز هم نیرو/گشتاور مدنظر فرد کاربر سمت راهبر را دنبال کنند و به این ترتیب، پیروی از نیرو/گشتاور فرد راهبر انجام می‏شود. رویکرد چهارکانالۀ پیشنهادی به اطلاعات قبلی دربارۀ وجود یا عدم وجود مانع در مسیر ربات پیرو نیاز ندارد و پیروی موقعیت مفاصل و نیرویی ربات پیرو از راهبر را تحت هر شرایطی تضمین می‌کند. علاوه بر شبیه‌سازی نرم‌افزاری، اجرای تجربی روی یک سیستم راهبر - پیرو با ربات‌های هپتیک انجام شده است که صحت عملکرد رویکرد پیشنهادی را تایید می‌کند.

four-channel control of master-slave robotic system with user’s force transfer during obstacle collision at the remote site based on input-to-state stability

the possibility of transferring the sense and force of the user on the driver side to the follower robot has always been discussed in master/slave systems. it has gained special importance in recent research. in the present study, the control torque of the slave side is adjusted by transferring the user’s force (with the haptic handle) from the master side to the slave robot. the proposed system is a four-channel approach where the position signal and force signal are transmitted to the slave on the master’s side, and reciprocally, the position signal and the contact force of the environment on the slave reach the master’s side. the input-to-state stability for the master-slave system is investigated with the proposed approach. the approach of this research, unlike the approach of many previous studies, does not require the acceleration of the joints to parameterize the robot’s dynamics or control it. in this method, the amount of force/torque of the user’s hand of the master robot will be directly involved in the control command of the slave robot. in this article, in addition to the four-channel system, a three-channel system is proposed. both systems, in addition to following the path, can follow the user’s will on the master’s side when encountering unexpected obstacles and stopping joints. in addition to software simulation, experimental implementation has been done on a leader-follower system with haptic robots, which confirms the correctness of the proposed approach.