Naslov (srp)

Simultano upravljanje pozicijom i krutošću robota pogonjenog aktuatorima promenljive krutosti : doktorska disertacija

Autor

Lukić, Branko, 1990-

Doprinosi

Jovanović, Kosta, 1986-
Petrič, Tadej, 1982-
Rakić, Aleksandar
Šekara, Tomislav, 1965-
Raković, Mirko, 1975-

Opis (eng)

The doctoral dissertation deals with the ways to achieve safe interaction of robots with theenvironment by applying active, passive, as well as a combination of active and passive stiffness.Planning and control of mechanical stiffness is considered both at the level of the joint and at thelevel of the robot’s end-effector. Within the dissertation, a hardware setup of a tendon-drivenantagonistic variable stiffness actuator was designed and realized, for which a cascade controlstructure with a static decoupler for simultaneous position and stiffness control was proposed andimplemented. Robust PID controllers have been designed in forms I-PD and I-P to suppressdisturbances. The controllers are tuned as a function of the parameter λ, the adjustment of whichtrade-off the performance and speed of the system according to the identification of the dominantdynamics of the system depending on. Decoupling of the position and stiffness of the developedactuator was proposed using a mathematical model or neural networks (in the case of a complexmodel). The analysis of the feasible ranges of stiffness of the end-effector was performed in relationto the stiffness realized in the robot’s joints and the kinematic configuration of the robot manipulator,where the results are presented by the numerical and visual (graphic) methods. The dissertation thenproposed a new method for controlling the stiffness of the end-effector robot, which wasexperimentally verified on an LWR KUKA collaborative robot with integrated torque sensors in eachjoint that allows emulation of passive stiffness. In particular, the gradient method was applied to shapethe stiffness along the direction of movement of the robot end-effector by changing the kinematicconfiguration of the redundant robot in zero space. All proposed methods were tested in simulationand verified on developed mechanisms or conventional collaborative robots in laboratory conditions.

Opis (srp)

Doktorska disertacija obrađuje načine za ostvarivanje bezbedne interakcije robota saokolinom primenom aktivne, pasivne, kao i kombinacijom aktivne i pasivne krutosti. Planiranje iupravljanje mehaničkom krutošću se razmatra kako na nivou zgloba, tako i na nivou završnog uređajarobota. U okviru disertacije je projektovana i realizovana hardverska postavka žičano pogonjenogantagonističkog aktuatora promenljive krutosti, za koju je predložena i implementirana kaskadnaupravljačka struktura sa statičkim dekuplerom za simultanu kontrolu pozicije i krutosti. Projektovanisu robusni PID kontroleri za potiskivanje poremećaja u formi I-PD i I -P na osnovu identifikacijedominantne dinamike sistema u zavisnosti od parametra , čijim se podešavanjem pravi kompromisizmeđu performansi i brzine sistema. Dekuplovanje pozicije i krutosti pomenutog pogonskogmehanizma je predloženo upotrebom matematičkog modela ili neuralnih mreža (u slučajukompleksnog modela). Analiza ostvarivih opsega krutosti završnog uređaja je izvršena u odnosu nakrutosti koje se ostvaruju u zglobu i kinematičke konfiguracije robotskog manipulatora, gde surezultati prikazani numeričkom i vizualnom (grafičkom) metodom. U disertaciji je zatim predloženanova metoda za upravljanje krutošću završnog uređaja robota koja je eksperimentalno verifikovanana LWR KUKA kolaborativnom robotu sa integrisanim senzorima momenta u svakom zglobu kojiomogućavaju emuliranje pasivne krutosti. Konkretno, metoda gradijenta je primenjena zaoblikovanje krutosti duž pravca kretanja završnog uređaja robota promenom kinematičkekonfiguracije redundantnog robota u nultom prostoru. Sve predložene metode su testirane u simulacijii verifikovane na namenski razvijenim mehanizmima ili konvencionalnim kolaborativnim robotimau laboratorijskim uslovima.

Opis (srp)

Elektrotehnika i računarstvo - Robotika i upravljanje sistemima / Electrical and Computer Engineering - Robotics and Control Systems Datum odbrane: 16.09.2020.

Jezik

srpski

Datum

2022

Licenca

Ovo delo je licencirano pod uslovima licence
Creative Commons CC BY-NC-ND 3.0 AT - Creative Commons Autorstvo - Nekomercijalno - Bez prerada 3.0 Austria License.

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/at/legalcode

Predmet

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Veštačka inteligencija. Robotika

antagonistički pogon, aktuatori promenljive krutosti, žičano pogonjeni aktuatori, identifikacija dinamike sistema, krutost završnog uređaja, kaskadna upravljačka struktura, nulti prostor

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Veštačka inteligencija. Robotika

antagonistic actuators, variable stiffness actuators, tendon driven actuators, system dynamics identification, end effector stiffness, cascade control structure, null space.