عباس کرمی
-
نشریه کارافن، سال بیستم شماره 64 (پاییز 1402)، صص 267 -285در این مقاله از یک ربات لامسه ای سه درجه آزادی برای شبیه سازی جسمی مجازی واقع بر نقطه ای بر روی یک دیوار دو بعدی استفاده شده است. دو مولفه مکانی نقطه کاری روی دیوار دلخواه بوده و لذا این ربات دو درجه آزادی افزونه برای این کار خواهد داشت که توسط روش های بهینه سازی کلونی زنبور عسل مصنوعی و الگوریتم بهینه سازی کلاغ به گونه ای مشخص شده اند تا ضمن تضمین پایداری ربات، ضریب میرایی جسم مجازی قابل شبیه سازی نیز بیشینه شود. فرایند بهینه سازی توسط هر روش در دو حالت مختلف انجام شده است. در حالت اول سفتی ربات در کل فضای کاری مقداری ثابت فرض شده و در حالت بعدی سفتی تابعی از پیکره بندی ربات در نظر گرفته شده است. در هر حالت، ابتدا مقادیر جرم، ضریب میرایی موثر و سفتی موثر ربات به دست آمده و سپس از روابط تئوری مرز عملکرد پایدار ربات به دست می آید. در نهایت روش های بهینه سازی مذکور، محل نقطه کاری را به گونه ای مشخص می کنند که ضریب میرایی قابل شبیه سازی بیشینه شود. نتایج نشان می دهند که در حالت ثابت بودن سفتی ربات، هر دو روش مذکور توانایی شبیه سازی مقدار بیشینه 825/1 را برای ضریب میرایی مجازی داشتند. حال آن که در حالت متغیر بودن سفتی ربات، الگوریتم کلاغ و زنبور عسل به ترتیب به مقادیر 2502 و 2498 به عنوان بیشینه ضریب میرایی قابل شبیه سازی رسیدند. همچنین با وجود آن که تعداد محاسبه تابع هزینه در هر دو روش یکسان است، اما الگوریتم بهینه سازی کلاغ سریع تر و تکرار پذیرتر است.کلید واژگان: ربات لامسه ای, پایداری, بهینه سازی, کلونی زنبور عسل مصنوعی, الگوریتم بهینه سازی کلاغ, افزونگیKarafan, Volume:20 Issue: 64, 2023, PP 267 -285In the present research, a three-degree-of-freedom haptic device was used to simulate a virtual object located on a point on a two-dimensional wall. Two spatial coordinates of the operating point on the wall were arbitrary. Therefore, the robot would have two degrees of freedom redundancy for this task. These two degrees of robot redundancy were specified by the artificial bee colony optimization and crow optimization algorithm in such a way that while ensuring the stability of the robot, the damping coefficient of the simulated virtual object was also maximized. The optimization process was performed in two different ways. In the first case, the stiffness of the robot was assumed to be a constant value in the whole workspace, while in the second case, the stiffness was considered a function of the robot configuration. In each case and at each operating point, first an effective mass, an effective damping coefficient, and an effective stiffness for the robot were obtained, and then using some theoretical relations, a stable operation boundary was obtained. Finally, the optimization methods specify the location of the operating point in such a way that the simulated damping coefficient was maximized. The results show that in the case of constant robot stiffness, both of the mentioned methods were able to simulate the maximum value of 1.825 for the virtual damping coefficient. However, in the case of variable robot stiffness, the crow and bee algorithms reached the values of 2502 and 2498, respectively as the maximum damping coefficient that could be simulated. In addition, although the number of cost function calculations is the same in both methods, the crow optimization algorithm was faster and more repeatable.Keywords: Haptic device, Stability, optimization, Artificial bee colony optimization, Crew Optimization Algorithm, redundancy
-
ربات لامسه ای واسط بین دنیای حقیقی و مجازی است و پایداری آن حین شبیه سازی جسم مجازی امری حساس برای ایمنی کاربر است. عموما ربات های لامسه ای دارای چندین درجه آزادی و دینامیک پیچیده هستند. این پیچیدگی دینامیکی ناشی از عواملی همچون مکانیزم پیچیده، اصطکاک کولمب و لزجت می باشد، که بررسی پایداری آن ها را در شرایط کلی دشوار می کند. این ربات ها فضای کاری بزرگی را می توانند پوشش دهند اما مسیله پایداری تعامل با جسم مجازی در حین شبیه سازی جسم مجازی مطرح می شود که دامنه حرکت کارگیر ربات محدود است. لذا ربات لامسه ای در تحلیل های پایداری به صورت یک سیستم یک درجه آزادی خطی در نظر گرفته شود. با این وجود تاکنون روشی سیستماتیک به منظور ساده سازی دینامیک ربات لامسه ای ارایه نشده و دقت محدوده کاری حاصله ربات نیز ارزیابی نگردیده است. در این مقاله روشی به منظور ساده سازی دینامیک ربات لامسه ای ارایه شده و برای صحه گذاری طی شبیه سازی هایی در نرم افزار MATLAB، پایداری ربات KUKA LWR IV به عنوان یک ربات لامسه ای شش درجه آزادی در شرایط مختلف بررسی و دقت روش پیشنهادی مطالعه شده است. در این پژوهش دینامیک چند درجه آزادی و غیرخطی ربات لامسه ای، در یک نقطه کاری مشخص تبدیل به دینامیکی متشکل از یک جرم موثر، ویسکوز موثر و کولومب موثر می شود. این سیستم یک درجه آزادی بدست آمده، می تواند در تحلیل های پارامتری پایداری و نافعالی به راحتی استفاده شود، حال آنکه انجام چنین کاری بر روی سیستم اصلی بسیار سخت و به نظر غیرممکن است. بررسی ها نشان می دهند که میانگین خطای نسبی بین مرز پایداری این دو سیستم کمتر از 18% است.
کلید واژگان: دینامیک ربات لامسه ای, جرم موثر, لزجت موثر, کولومب موثر, اصطکاک لزجتی, اصطکاک کولومبHaptic devices are the interface between real and virtual environment. Stability of a haptic device is a critical issue to insure human safety. Haptic devices generally have several degrees of freedom and complex dynamics. The complexity of this dynamic is due to the complicated mechanism along with the friction of Coulomb and viscous, which makes it difficult to study their stability in general conditions. These robots can cover a large workspace. While the robot stability during simulating a virtual object is significant, the range of motion of the stylus of the haptic device in this situation is limited. This has led to the use a 1-DoF dynamic to determine the robot's stable boundary. Meanwhile, there is no systematic approach for simplifying the model around the operating point. In this paper, a new method is used to obtain the simplified dynamics of the robot so that the nonlinear dynamics of the multi degrees of freedom haptic device can be simplified to a simple dynamic. Using this method, the stability of a KUKA LWR IV industrial robot (as a six-degree of freedom haptic device) in different configurations has been studied and the accuracy of the proposed method has been evaluated through simulations in MATLAB. In this research, manipulator multi-DOF dynamics is simplified to one-DOF dynamics with constant effective mass, viscous and Coulomb friction around the operational point. While stability and passivity analysis for the main manipulator is complex, the acquired one-DOF dynamics can be employed for these analyses easily. The average relative error realized through this method is less than 18%.
Keywords: Haptic device dynamics, Effective mass, Effective Coulomb, Effective viscous, Viscous friction, Coulomb friction -
در این پژوهش مسئله ی کنترل وظایف متعدد به صورت اولویت بندی شده در حین تعامل فیزیکی ناخواسته با ربات افزونه مورد بررسی قرار می گیرد. این مسئله به دلیل افزایش استفاده از ربات ها در محیطهای ناشناخته و متغیر با زمان و در کنار انسان ها برای عملیات های دقیق، حساس و پیچیده بسیار مهم و کاربردی است. به کار گیری افزونگی ربات به منظور تضمین ایمنی و سازگاری در عین انجام دقیق فعالیت های دشوار در این کار مدنظر است. به این منظور، مسئله ی کنترل موقعیت و جهت به صورت مجزا یا ترکیبی و با اولویت دل خواه به عنوان وظایف اصلی و کنترل امپدانس در فضای پوچ وظایف اصلی مورد بررسی قرار می گیرد. نیروهای خارجی وارد بر بدنه ی ربات به کمک یک مشاهده گر و بدون استفاده از حسگرهای نیرو و گشتاور تخمین زده می شوند و ربات با استفاده از افزونگی سینماتیکی، رفتاری سازگار را در حین تعامل فیزیکی از خود نشان می دهد. به منظور اولویت بندی وظایف در اینجا روش جدیدی پیشنهاد شده و به کمک آن، همگرایی خطای وظایف مورد نظر و خطای تخمین نیروهای خارجی اثبات می شود. به علاوه نشان داده می شود که سرعت فضای پوچ نیز به صفر میل می کند. در نهایت کارکرد روش پیشنهادی به کمک شبیه سازی کامپیوتری و نیز پیاده سازی تجربی بر روی ربات 7 درجه آزادی KUKA LWR IV نشان داده شده است.کلید واژگان: کنترل موقعیت و جهت, مشاهده گر, اولویت بندی وظایف, تعامل فیزیکیThis paper presents the problem of controlling multiple tasks in a prioritized scheme during accidental external physical interaction with redundant robot. This issue arises when robots are employed in social, unknown, dynamic environments for complex and critical missions. Exploiting robot redundancy to ensure safety and compliance during performing hierarchical tasks is considered in this work. A general approach to control the main task (position/orientation of the end-effector) with allocated priorities beside compliance behavior in the null space of the tasks is proposed. External interactions on the robot body are estimated with an appropriate observer without using any force/torque sensors which is further used to bring compliance in the redundant space. A novel task allocation method is proposed and the convergence of the task space error, interaction estimation error as well as null space velocities are guaranteed. Finally, the performance of the method is investigated through computer simulation and real experiments on KUKA robot arm.Keywords: Position, orientation control, Observer, prioritized tasks, physical interaction
-
به منظور مطالعه توزیع زمانی و مکانی خشکسالی در استان همدان از آمار 27 ساله 11 ایستگاه استان استفاده شده و پس از انجام آزمونهای صحت همگنی داده ها نرمال سازی آنها با مطالعه خشکسالی به روش گیبس و موهر و شاخص (SPI) سالهایی که در سطح استان خشکسالی رخ داده مشخص گردیده بر این اساس در سالهای 1375 و 1378 شدیدترین خشکسالی اتفاق افتاده که پس از مشخص شدن سالهای خشک بر اساس شاخص گیبس و موهر نقشه های آن ترسیم شده تا پراکندگی آن در سطح استان مشخص گردد.
کلید واژگان: خشکسالی, گیبس و موهر, شاخص (SPI), سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)In order to study the temporal and spatial distribution of drought in Hamadan province, statistics of eleven of province stations for a period of 27 years was used, and after performing validation and homogeneity tests, it was normalized with drought by the Gibbs and Mohr method, and SPI index for years of drought occurrence in the province was determined. According to this, in the years 1996 and 1999 the most severe drought has occurred. After the dry years were determined based on the Gibbs and Mohr method, the related maps were drawn up to determine its dispersion across the province, and finally, using the ranking of these indices, the final map was drawn according to which the intensity of droughts decreases from east to west, namely, the eastern and central regions have been more susceptible to drought in comparison with other parts of the province.
Keywords: (Drought Gibbs, Mohr Method, SPI index, geographic information system (GIS
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.