Variable structure and predictive control of a redundant manipulator in a cluttered environment

Abstract

ÖZET Bu tez çalışmasında özerklik derecesi dört olan bir artık robot koluna engelli ortamlarda değişken yapılı denetim algoritması ve genelleştirilmiş öngörülü denetim algoritması uygulanmıştır. İlk olarak, robotun Lagrangian yöntemi kullanarak matematiksel modeli elde edilir. Önceden bilinen dairesel ve çokgensel arakesitleri olan engellerle dolu bir çalışma uzayında, konum uzay yaklaşımı kullanılarak, en 1yi çarpışmasız yol bulunur. Yol planlama bölümünde, robotun ilk ve son konumunun veya kartezyen koordinatların ve yerleşiminin bilindiği kabul edilir En kısa çarpışmasız yol bulunduktan sonra doğrusal denetim eylemiyle değişmez ivme sağlayan bir eylem arasında açkılanan değişken yapılı bir denetim algoritması uygulanır. Bu yöntem, sistem yapısının ve parametrelerinin tam olarak bilinmesine bağlıdır. Son olarak, genel leştirilmiş öngörülü denetim robot koluna uygulanır. Bu method modellemedeki parametre hataları olsa bile 1yi sonuç verir. Yol planlama ve denetim algoritmalarının sonuçlan tezde gösterilmiştir. Benzetişim algoritmaları IBM PC/M5 DOS ortamında `C` programlamadın ile geliştirilmiştir.

ABSTRACT In this thesis, two control algorithms, VSC (Variable Structure Control) and 6PC (General Predictive Control) are applied to the 4-DOF (Degres of freedom) redundant manipulator in cluttered environments. First, mathematical model of the 4-DOF robot is obtained using Lagrangian method. Then, using configuration space approach for a known workspace which is cluttered with circular and polygonal cross-sectional obstacles, an optimal collision free trajectory is determined. In path planning part, it is assumed that whether initial and final configurations of the manipulator or coordinates and orientation of the end-effector are given. After obtaining the minimum distance path, VSC algorithm which switches between PD (Propotional+ Derivative) and CEA (Constant Error Acceleration) scheme Is applied to the robot. This method depends on complete knowledge of system structure and parameters. Finally, GPC algorithm is applied to this manipulator. This method works well even if there is a identification error in modelling. The performance of the path planning and control algorithms are presented in the thesis. Simulation algorithms are developed on IBM PC/MS DOS environment using `C` programming language. IV