การควบคุมแบบอิมพิแดนซ์ของหุ่นยนต์สำหรับทำงานร่วมกับมนุษย์

Impedance control of robot for human-robot cooperative task

Name: ประสิทธิพร พงศ์วศิน

ThaSH: แขนกล -- การควบคุมอัตโนมัติ

ThaSH: หุ่นยนต์

Abstract: วิทยานิพนธ์ฉบับนี้เสนองานวิจัยเกี่ยวกับเทคนิคการควบคุมเส้นทางเดินของแขนกล ซึ่งมีความสามารถในการทำงานที่มีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม โดยติดตั้งอุปกรณ์ตรวจรู้ที่ส่วนปลายของแขนกล หุ่นยนต์ที่นำมาใช้ในวิทยานิพนธ์ฉบับนี้จะเป็นหุ่นยนต์มาตราฐานอุตสาหกรรม ของบริษัท Mitsubishi Heavy Industrial รุ่น PA10-7C ซึ่งมี 7 องศาอิสระ แต่ในวิทยานิพนธ์ฉบับนี้จะทำการศึกษาการควบคุมการเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์ที่มี 6 องศาอิสระเท่านั้น จึงจำเป็นต้องกำหนดให้ข้อต่อที่ 3 ของหุ่นยนต์นั้นอยู่กับที่ตลอดเวลา และได้ทำการศึกษาและพัฒนาสมการทางคณิตศาสตร์ต่างๆ ของแขนกล เช่น ฟอร์เวิร์สคิเนแมติกส์ อินเวิร์สคิเนแมติกส์ จาโคเบียน และสมการพลวัตสำหรับใช้ในการควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์ ในการควบคุมได้ทำการ Simulation การควบคุมแบบต่างๆ คือ Inverse Dynamics Control in Joint Space, Inverse Dynamics Control in Cartesian Space และการควบคุมแรงทางอ้อมโดยใช้เทคนิคการควบคุมแบบอิมพิแดนซ์ สำหรับการควบคุมของทั้งสองแบบแรกคือ Inverse Dynamics Control in Joint Space, Inverse Dynamics Control in Cartesian Space จะทำการควบคุมโดยการปรับค่าเกน เพื่อให้แขนกลสามารถเคลื่อนที่ได้ตามต้องการ และผลของการ Simulation ที่ได้นั้นมีผลที่ดีมาก สำหรับการควบคุมแบบอิมพิแดนซ์ จะทำการ Simulation โดยการปรับค่าของแรงสัมผัสที่ปลายของแขนกล และจะทำการ Simulation ในCartesian Space เท่านั้น โดยที่แรงจะถูกป้อนเข้าไปในทิศทางเดียวกันกับปลายของแขนกล จากนั้นจะทำการบันทึกค่าระยะขจัดของปลายแขนกลเมื่อมีแรงมากระทำ ผลการ Simulation ที่ได้สามารถนำไปใช้ในการประเมินค่าความยืดหยุ่นของแขนกล และผลการ Simulation ที่ได้แสดงให้เห็นว่าความยืดหยุ่นของแขนกลนั้นเป็นเชิงเส้น ซึ่งมีเริ่มต้นจาก 0 จนมีค่าประมาณ 0.8 มิลลิเมตร และเป็นไปตามรูปร่างของแรงสัมผัสจากภายนอกที่ใช้ในการ Simulation และส่วนปลายของการ Simulation จะมีค่าผิดพลาดขึ้นสูงเนื่องจากผลของ Stiff problem ของการคำนวณสมการพลวัต

Abstract: This thesis describes the technique of the trajectory control of a robot arm which can interact with an environment by attaching a sensor at the end-effector of the manipulator. The robot using in this work is a 7 degrees of freedom manufactured by Mitsubishi Heavy Industrial, PA10-7C. But this work, we cover only 6 degrees of freedom. So a joint, the third joint of the manipulator, needed to be fixed. We derive, in detail the: Forward, Inverse, Jacobian, as well as Dynamic model of the manipulator, but limit to the 6 degrees of freedom by fixing the third joint. Simulations are carried out based on the derived equations as: an inverse dynamics control in joint space, an inverse dynamics control in operational space, and indirect force control using impedance control technique. For motion control in both joint space and operation space, the controller gains are tuned so that the tracking results are very good. Force the impedance control, only force regulation in operation space is covered. Forces are applied in the direction of the tool tip and end-effector displacements are recorded and displayed. The results can be used to evaluate the compliance of the manipulator arm. And it is shown that the compliance is linear within a boundary, approximate 0.8 mm from the start contact point. Beyond this distance, the dynamic is very stiff and better solver should be used.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สถาบันวิทยบริการ

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: วิบูลย์ แสงวีระพันธุ์ศิริ

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2550

Modified: 2553-10-14

Issued: 2553-10-14

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมเครื่องกล

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Prasittiporn_po.pdf	3.42 MB	130	2023-01-25 14:48:52

ใช้เวลา

0.050276 วินาที