مدلسازی و کنترل یک ربات کروی به منظور کاربرد در بازرسی داخل خطوط لوله

با توجه به پیشرفت چشم گیر صنایع و استفاده روزافزون از خطوط لوله انتقال در زمینه های مختلف صنعتی ؛ بازرسی داخل لوله ها، شناسایی خرابی ها و محل وقوع آنها، بیش از پیش ضرورت یافته است . به همین منظور، برای بررسی سریع و دقیق ساختارهای پیچیده و محیط خطرناک داخل خط لوله ها، انواع رباتهای بازرسی داخل لوله تولید شده اند. رباتهای کروی شکل نمونه ای از این رباتها هستند که با توجه به ساختار متقارن و کروی آنها، ثبات و پایداری بیشتری در طول حرکت دارند و در هنگام برخورد با موانع دچار واژگونی نمی شوند. در این تحقیق ، ابتدا یک ربات کروی شکل که قابلیت دو حرکت غلتشی و پرش را دارد و مجهز به مکانیزم داخلی پاندول دو درجه آزادی می باشد، مدلسازی شد و سپس معادلات دینامیکی حرکت غلتشی ربات با استفاده از روش لاگرانژ استخراج گردید. همچنین به منظور اینکه ربات بتواند مسیرهای مختلف خطوط لوله را دنبال کند و موانع احتمالی داخل لوله را دور بزند، کنترل کننده ای غیرخطی مبنی بر خطی سازی فیدبک طراحی شد. سپس به شبیه سازی و حل عددی معادلات دینامیکی و بررسی عملکرد کنترل کننده در نرم افزار متلب پرداخته شد و مقادیر زوایای چرخشی کره و پاندول و گشتاورهای تولیدی موتورهای مکانیزم داخلی بدست آمدند. در نهایت عملکرد پرش ربات بررسی و شبیه سازی شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که ربات می تواند مسیرهای دلخواه را به خوبی دنبال کند، موانع را دور بزند و برای عبور از آنها، پرش هم داشته باشد.

Keywords:

بازرسی خطوط لوله , ربات کروی , کنترل غیرخطی , غلتش , پرش