Αναλυτική και πειραματική αναγνώριση παραμέτρων ηλεκτροϋδραυλικού ρομποτικού βραχίονα SARCOS 10 β.ε. - Δερβεντζής, Κωνσταντίνος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Μηχανολογικών Κατασκευών και Αυτομάτου Ελέγχου. Εργαστήριο Αυτομάτου Ελέγχου και Ρυθμίσεως Μηχανών και Εγκαταστάσεων, 2017)
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 %.