مدل امپدانس مرتبه کسری در تعامل فیزیکی انسان و ربات

در صنعت نسل ۴ (Industry ۴.۰) همکاری انسان و ربات در میانه ی محیط تولید یک اصل اساسی محسوب شده است. مشارکت ربات ها در کنار انسان موجب افزایش سرعت و کیفیت تولید و در نهایت افزایش نرخ بهره وری می شود. اما قرارگیری آنها در کنار انسان نیازمند ملاحظاتی از جمله درک قصد انسان در حرکتدادن آنها و از سوی دیگر اجتناب از برخوردهای ناخواسته و آسیب ناشی از آن به انسان است. لذا در سالهای اخیر تلاش های پژوهشی فراوانی برای ارائه ی رویکردهای «تعامل انسان و ربات» انجام گرفته است. محور اصلی در اغلب این پژوهش ها مبتنی بر یک مدل امپدانسی بین انسان و ربات برای کنترل نیروی تعاملی بین آنها در حین همکاری میباشد. تقریبا در تمامی پژوهش های انجام شده مدل امپدانس مبتنی بر یک «ساختار خطی» با مشتقات صحیح است، درحالیکه نیرویی که از سوی انسان به ربات اعمال می گردد برآمده از سیستم اسکلتی-عضلانی او میباشد و نشان داده شده است که مدل های ویسکوالاستیک که مبتنی بر مشتقات مرتبه کسری هستند بهتر می توانند نیروی عضلانی را تخمین بزنند. بنابراین در این مقاله ما مدل امپدانس مرسوم را به مرتبه کسری تعمیم میدهیم و به این صورت انعطاف پذیری مدل را افزایش میدهیم. عملکرد طرح توسط شبیه سازی آن روی مدل بازوی دو درجه آزادی آزموده شد. نتایج حاصل موفقیت و برتری این طرح را نشان دادند.

Keywords:

تعامل انسان و ربات , کنترل امپدانس , مدل تعاملی مرتبه کسری , بازوی رباتیک