Published February 14, 2019 | Version v1
Publication Metadata-only

On Positioning and Vibration Control Application to Robotic Manipulators with a Nonideal Load Carrying

Creators

  • 1. Universidade Estadual Paulista (Unesp)
  • 2. Universidade Tecnológica Federal do Paraná
  • 3. Sapienza University of Rome
  • 4. Lublin University of Technology
  • 5. AGH University of Krakow
  • 6. Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Paraná
  • 7. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará

Description

In recent years, the evolution of artificial intelligence techniques has widely grown such that it gives new ways to improve human life, not only at work but also living. Nowadays, to the human being, physical human-robot interactions (PHRIs) have been presented very important and present itself as a major challenge for the current engineering. Therefore, this work designs and analyses a two-degree-of-freedom robotic arm with flexible joints driven by a DC motor. Due to the interaction between the robot links and flexible joints, the arm may present overshoots when it is moved such that it becomes difficult to manipulate the arm. Therefore, Magnetorheological dampers (MR damper or MR brake) are attached to the links of the arm in order to control such overshoot and provide a way to adjust the mechanical limitations of the arm. The dynamics of the system will be investigated, showing the appearance of chaotic behavior due to the coupling of the manipulator to the motors. After that, the feedback control is obtained through the state-dependent Riccati equation (SDRE) aiming the control of the positioning of the manipulator and the torque applied on the MR damper. Numerical results showed that the proposed control using hybrid actuators, DC motor, and MR brake was effective to control the position and behavior of the flexible joints of the manipulators.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في السنوات الأخيرة، نما تطور تقنيات الذكاء الاصطناعي على نطاق واسع بحيث يعطي طرقًا جديدة لتحسين حياة الإنسان، ليس فقط في العمل ولكن أيضًا في الحياة. في الوقت الحاضر، بالنسبة للإنسان، تم تقديم التفاعلات المادية بين الإنسان والروبوت (PHRIs) على أنها مهمة للغاية وتقدم نفسها على أنها تحدٍ كبير للهندسة الحالية. لذلك، يقوم هذا العمل بتصميم وتحليل ذراع روبوتية ذات درجتين من الحرية مع وصلات مرنة يقودها محرك تيار مستمر. نظرًا للتفاعل بين وصلات الروبوت والمفاصل المرنة، قد تتعرض الذراع لتجاوزات عند تحريكها بحيث يصبح من الصعب التعامل مع الذراع. لذلك، يتم توصيل المخمدات الانسيابية المغناطيسية (مخمد التصوير بالرنين المغناطيسي أو فرامل التصوير بالرنين المغناطيسي) بوصلات الذراع من أجل التحكم في هذا التجاوز وتوفير طريقة لضبط القيود الميكانيكية للذراع. سيتم التحقيق في ديناميكيات النظام، مما يدل على ظهور سلوك فوضوي بسبب اقتران المناور بالمحركات. بعد ذلك، يتم الحصول على التحكم في التغذية الراجعة من خلال معادلة ريكاتي (SDRE) المعتمدة على الدولة والتي تهدف إلى التحكم في وضع المناور وعزم الدوران المطبق على مخمد الرنين المغناطيسي. أظهرت النتائج العددية أن التحكم المقترح باستخدام المشغلات الهجينة ومحرك التيار المستمر وفرامل الرنين المغناطيسي كان فعالًا في التحكم في موضع وسلوك المفاصل المرنة للمتلاعبين.

Translated Description (French)

Ces dernières années, l'évolution des techniques d'intelligence artificielle s'est largement développée de sorte qu'elle donne de nouvelles façons d'améliorer la vie humaine, non seulement au travail mais aussi dans la vie. De nos jours, pour l'être humain, les interactions physiques homme-robot (PHRI) ont été présentées comme très importantes et se présentent comme un défi majeur pour l'ingénierie actuelle. Par conséquent, ce travail conçoit et analyse un bras robotique à deux degrés de liberté avec des articulations flexibles entraînées par un moteur à courant continu. En raison de l'interaction entre les liaisons du robot et les articulations flexibles, le bras peut présenter des dépassements lorsqu'il est déplacé de sorte qu'il devient difficile de le manipuler. Par conséquent, des amortisseurs magnétorhéologiques (amortisseur MR ou frein MR) sont fixés aux maillons du bras afin de contrôler ce dépassement et de fournir un moyen d'ajuster les limitations mécaniques du bras. La dynamique du système sera étudiée, montrant l'apparition d'un comportement chaotique dû au couplage du manipulateur aux moteurs. Après cela, le contrôle de rétroaction est obtenu par l'équation de Riccati dépendante de l'état (SDRE) visant le contrôle du positionnement du manipulateur et du couple appliqué sur l'amortisseur MR. Les résultats numériques ont montré que le contrôle proposé utilisant des actionneurs hybrides, un moteur à courant continu et un frein à résonance magnétique était efficace pour contrôler la position et le comportement des articulations flexibles des manipulateurs.

Translated Description (Spanish)

En los últimos años, la evolución de las técnicas de inteligencia artificial ha crecido ampliamente de tal manera que da nuevas formas de mejorar la vida humana, no solo en el trabajo sino también en la vida. Hoy en día, para el ser humano, las interacciones físico-humano-robot (PHRIs) se han presentado muy importantes y se presentan como un gran desafío para la ingeniería actual. Por lo tanto, este trabajo diseña y analiza un brazo robótico de dos grados de libertad con articulaciones flexibles accionadas por un motor de CC. Debido a la interacción entre los eslabones del robot y las articulaciones flexibles, el brazo puede presentar excesos cuando se mueve de tal manera que se hace difícil manipular el brazo. Por lo tanto, los amortiguadores magnetorreológicos (amortiguador MR o freno MR) están unidos a los enlaces del brazo para controlar dicho exceso y proporcionar una forma de ajustar las limitaciones mecánicas del brazo. Se investigará la dinámica del sistema, mostrando la aparición de un comportamiento caótico debido al acoplamiento del manipulador a los motores. Después de eso, el control de retroalimentación se obtiene a través de la ecuación de Riccati dependiente del estado (SDRE) con el objetivo de controlar el posicionamiento del manipulador y el par aplicado en el amortiguador de RM. Los resultados numéricos mostraron que el control propuesto utilizando actuadores híbridos, motor de CC y freno de RM fue efectivo para controlar la posición y el comportamiento de las juntas flexibles de los manipuladores.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
على تطبيق تحديد المواقع والتحكم في الاهتزاز على المتلاعبين الروبوتية مع حمل الحمل غير المثالي
Translated title (French)
Sur l'application de positionnement et de contrôle des vibrations aux manipulateurs robotisés avec un transport de charge non idéal
Translated title (Spanish)
Sobre la aplicación de control de posición y vibración a manipuladores robóticos con un transporte de carga no ideal

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2912029212
DOI
10.1155/2019/5408519

Is supplement to
https://openalex.org/W4213232401 (Other)
https://openalex.org/W2978958514 (Other)
https://openalex.org/W2907673504 (Other)
https://openalex.org/W2385606642 (Other)
https://openalex.org/W2351970776 (Other)
https://openalex.org/W2258420680 (Other)
https://openalex.org/W2148589950 (Other)
https://openalex.org/W2130711742 (Other)
https://openalex.org/W2060421025 (Other)
https://openalex.org/W1987570800 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1966728189
  • https://openalex.org/W1972031164
  • https://openalex.org/W1982949570
  • https://openalex.org/W1996545061
  • https://openalex.org/W2027178385
  • https://openalex.org/W2039712388
  • https://openalex.org/W2048426472
  • https://openalex.org/W2052005863
  • https://openalex.org/W2057557405
  • https://openalex.org/W2072421531
  • https://openalex.org/W2075889787
  • https://openalex.org/W2081392197
  • https://openalex.org/W2089569006
  • https://openalex.org/W2093792579
  • https://openalex.org/W2151408582
  • https://openalex.org/W2158552938
  • https://openalex.org/W2158638369
  • https://openalex.org/W2567079997
  • https://openalex.org/W2719257274
  • https://openalex.org/W4243385754