نمذجة ومراقبة الروبوتات ذات المفاصل المرنة

في هذه الورقة ندرس نمذجة ومراقبة أدوات الروبوت ذات المفاصل المرنة. أولاً نشتق نموذجًا بسيطًا لتمثيل ديناميكيات أدوات الروبوت ذات المفاصل المرنة. يتم اشتقاق النموذج تحت فرضيتين تتعلقان بالترابط الديناميكي بين المحركات والوصلات، وهو مفيد في الحالات التي تكون فيها المرونة في المفاصل ذات أهمية أكبر من التفاعلات الجيروسكوبية بين المحركات والوصلات. في الحد الذي تصبح فيه صلابة المفصل لانهائية، يقل نموذجنا إلى النموذج الصلب المعتاد الموجود في الأدبيات، مما يظهر معقولية فرضياتنا في النمذجة. نُظهر أن نموذجنا أكثر قابلية للتعامل معه من حيث تصميم المتحكم مقارنة بالنماذج غير الخطية السابقة التي استخدمت لنمذجة أدوات الروبوت ذات المفاصل المرنة. على وجه التحديد، تم إثبات أن المعادلات غير الخطية للحركة التي نشتقها قابلة للخطية بشكل عالمي عن طريق تحويل نسقي تفريقي وردود فعل غير خطية ثابتة للحالة، وهذه نتيجة لا تنطبق على النماذج المشتقة سابقًا لأدوات الروبوت ذات المفاصل المرنة. كما نفصل طريقة بديلة للتحكم غير الخطي تعتمد على صياغة الاضطراب الفردي لمعادلات الحركة ومفهوم التمثيل التكاملية. نُظهر أنه بواسطة تغذية راجعة غير خطية مناسبة، يمكن جعل التمثيل في فضاء الحالة الذي يصف ديناميكيات الأدات الصلبة، أي الأداة بدون مرونة المفصل، ثابتًا تحت حلول نظام المفصل المرن. يتم مناقشة دلالات هذه النتيجة في تحكم الروبوتات ذات المفاصل المرنة.