Αναλυτική και πειραματική αναγνώριση παραμέτρων ηλεκτροϋδραυλικού ρομποτικού βραχίονα SARCOS 10 β.ε.

Δερβεντζής, Κωνσταντίνος; Derventzis, Konstantinos

dc.contributor.author	Δερβεντζής, Κωνσταντίνος	el
dc.contributor.author	Derventzis, Konstantinos	en
dc.date.accessioned	2017-09-21T07:40:22Z
dc.date.available	2017-09-21T07:40:22Z
dc.date.issued	2017-09-21
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/45670
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.12235
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ρομποτική	el
dc.subject	Αναγνώριση παραμέτρων	el
dc.subject	Ρομποτικοί βραχίονες	el
dc.subject	Κινηματική βραχιόνων	el
dc.subject	Ηλεκτροϋδραυλικοί βραχίονες	el
dc.subject	Robotic manipulators	en
dc.subject	Robotics	en
dc.subject	Manipulator kinematics	en
dc.subject	Parameter identification	en
dc.subject	Electrohydraulic manipulator	en
dc.title	Αναλυτική και πειραματική αναγνώριση παραμέτρων ηλεκτροϋδραυλικού ρομποτικού βραχίονα SARCOS 10 β.ε.	el
dc.title	Analytical and experimental parameter identification for the 10 DOF electrohydraulic robotic manipulator SARCOS	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ρομποτική	el
heal.classification	Robotics	en
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/989f7eb5ce955dbf96b4eebf1ff0aaec33f7e858
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/989f7eb5ce955dbf96b4eebf1ff0aaec33f7e858
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-07-10
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία αφορά στην αναγνώριση παραμέτρων ρομποτικών βραχιόνων ανοιχτής κινηματικής αλυσίδας. Η μελέτη επικεντρώνεται στον προσδιορισμό των στατικών παραμέτρων του τηλεχειριζόμενου ηλεκτροϋδραυλικού βραχίονα slave 10 β.ε., ο οποίος αποτελεί μέρος του Sarcos Dextrous Teleoperation System. Κίνητρο για την πραγματοποίηση της μελέτης αυτής αποτελεί ο σχεδιασμός και η υλοποίηση ενός ελεγκτή με αντιστάθμιση βαρύτητας, ο οποίος θα συνεισφέρει στη μείωση των σφαλμάτων κατά τον έλεγχο του βραχίονα slave, ενώ με τη μετέπειτα εφαρμογή του στον αντίστοιχο εξωσκελετικό master, ο χειριστής δεν θα αισθάνεται το βάρος του μηχανισμού. Eξετάζεται η πλήρης κινηματική και διαφορική ανάλυση (ευθύ και αντίστροφο πρόβλημα) του ρομποτικού βραχίονα και υπολογίζεται το διάνυσμα βαρυτικών όρων αυτού. Για την επίλυση του ευθέος και του αντίστροφου κινηματικού προβλήματος χρησιμοποιείται η μέθοδος Denavit-Hartenberg και η λύση του Pieper αντίστοιχα, ενώ για την εύρεση λύσης στην αντίστροφη διαφορική κινηματική επιλέγεται η ακινητοποίηση ενός β.ε., ο καθορισμός του οποίου γίνεται βάσει συγκεκριμένων κριτηρίων. Επιπλέον, ο ρομποτικός βραχίονας αποτυπώνεται σε ένα διαστασιολογικά και κινηματικά ακριβές τριδιάστατο μοντέλο με τη χρήση ενός προγράμματος CAD. Βάσει του μοντέλου αυτού δημιουργείται προσομοίωση, η οποία λειτουργεί όχι μόνο ως απλή αναπαράσταση της κίνησης του μηχανισμού αλλά υπολογίζει και τις ροπές που αναπτύσσονται στις αρθώσεις του δεδομένων των γωνιακών μετατοπίσεων των τελευταίων. Με τη βοήθεια της συγκεκριμένης προσομοίωσης και λαμβάνοντας υπόψιν το θόρυβο των μετρήσεων αναζητήθηκε η αποτελεσματικότερη μέθοδος αναγνώρισης παραμέτρων. Συγκεκριμένα, αφού το διάνυσμα βαρυτικών όρων εκφράστηκε ως μια γραμμική συνάρτηση των ζητούμενων παραμέτρων, εξετάστηκε αν η χρήση κοινού αντιστρόφου ή ψευδοαντιστρόφου είναι αποτελεσματικότερη για την επίλυση του αντίστοιχου συστήματος εξισώσεων. Η επιλεχθείσα μέθοδος, η οποία στηρίζεται στη χρήση ψευδοαντιστρόφου, δοκιμάστηκε για την περίπτωση του τριδιάστατου μοντέλου του βραχίονα και επιβεβαιώθηκε η μεγάλη ακρίβεια που παρέχει στον προσδιορισμό των παραμέτρων. Τέλος, βρέθηκαν πειραματικά οι παράμετροι των δύο πρώτων συνδέσμων του πραγματικού μηχανισμού. Τα αποτελέσματα ήταν ικανοποιητικά, με το μέγιστο σχετικό σφάλμα των εκτιμώμενων ροπών για μια τυχαία διαμόρφωση να μην ξεπερνά το 4.85 %.	el
heal.abstract	The present diploma thesis concerns the parameter identification of open – chain robotic manipulators. The research is focused on the static parameters determination of the Sarcos Dextrous Teleoperation System’s 10 d.o.f. teleoperating electrohydraulic slave arm. The motivation of this thesis was the design and the implementation of a gravity compensation controller. This controller will contribute to the reduction of errors during the control of the slave arm, whereas with its future application to the respective exoskeleton master arm, the operator will not feel the weight of the mechanism. The kinematics and the differential kinematics (direct and inverse kinematics) of the robotic manipulator are studied and the vector of its gravity terms is computed. The solution of the direct and the inverse kinematics problem is found with the use of the Denavit-Hartenberg, and the Pieper methodology respectively. As far as the solution of the inverse differential kinematics problem is concerned, it is obtained by freezing one d.o.f. which was selected according to specific criteria. Moreover, a dimensionally and kinematically accurate three – dimensional model of the slave arm was developed using a CAD program. Τhis model is necessary for the creation of a simulation which not only depicts the manipulator’s movement but also calculates the torques developed at the axes of the rotational joints if their angular displacements are given. The most sufficient method for identifying the static parameters is investigated using this simulation and taking into consideration the noise of the measurements. More specifically, after expressing the vector of gravity terms as a function of the unknown parameters, it is examined whether the use of inverse or the use of pseudoinverse is preferable when solving the respective system of equations. The most reliable method, which is based on the use of pseudoinverse, is then tested on the three – dimensional model and used to estimate the value of the parameters with high accuracy. Finally, the static parameters of the first two links of the real manipulator are estimated experimentally. The results are satisfying as the largest relative error of the estimated torques for a random configuration does not exceed 4.85 %.	en
heal.advisorName	Παπαδόπουλος, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Παπαδόπουλος, Ευάγγελος	el
heal.committeeMemberName	Κυριακόπουλος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Πουλακάκης, Ιωάννης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Μηχανολογικών Κατασκευών και Αυτομάτου Ελέγχου. Εργαστήριο Αυτομάτου Ελέγχου και Ρυθμίσεως Μηχανών και Εγκαταστάσεων	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	115 σ.
heal.fullTextAvailability	true