Climbing with Robots: A Second Order Controller Design for Accurate Wheel Motion Positioning

Claudia Fernanda Yaşar

Makale detayları

Climbing with Robots: A Second Order Controller Design for Accurate Wheel Motion Positioning

Yazarlar:

Claudia Fernanda Yaşar

Yayıncı:

Cukurova University

Ana Başlıklar:

Kontrol Mühendisliği | Mekatronik ve Robotik (Diğer)

Dergi:

Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi Vol.39 Issue 1, pp.175-187

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

3/2024

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001314392

pISSN:

2757-9255

Anahtar kelimeler:

Özet:

 Climbing robots have become increasingly important for applications such as inspection, maintenance, and search and rescue in complex environments. This study presents studies on the design of a climbing robotic prototype that utilizes magnetic wheels for wall attachment and model-based control using algebraic second-order regulators for robust, accurate and fast positioning. The control approach uses the dynamics of the driving system with DC motors subject to high disturbance, including real physical constraints such as Coulomb friction, magnetic forces, and gravity. This controller uses pre-generated soft inputs in the form of high-order Bezier curves to reduce stall motor torques. Simulations of the robotic systems dynamic models were conducted using MATLAB, and experimental validation of the model-based control method was performed. The study validates the use of algebraic second-order controllers for monophasic DC motors to control the positioning of a climbing system subjected to high perturbations.

 Climbing robots have become increasingly important for applications such as inspection, maintenance, and search and rescue in complex environments. This study presents studies on the design of a climbing robotic prototype that utilizes magnetic wheels for wall attachment and model-based control using algebraic second-order regulators for robust, accurate and fast positioning. The control approach uses the dynamics of the driving system with DC motors subject to high disturbance, including real physical constraints such as Coulomb friction, magnetic forces, and gravity. This controller uses pre-generated soft inputs in the form of high-order Bezier curves to reduce stall motor torques. Simulations of the robotic systems dynamic models were conducted using MATLAB, and experimental validation of the model-based control method was performed. The study validates the use of algebraic second-order controllers for monophasic DC motors to control the positioning of a climbing system subjected to high perturbations.

 Climbing robots have become increasingly important for applications such as inspection, maintenance, and search and rescue in complex environments. This study presents studies on the design of a climbing robotic prototype that utilizes magnetic wheels for wall attachment and model-based control using algebraic second-order regulators for robust, accurate and fast positioning. The control approach uses the dynamics of the driving system with DC motors subject to high disturbance, including real physical constraints such as Coulomb friction, magnetic forces, and gravity. This controller uses pre-generated soft inputs in the form of high-order Bezier curves to reduce stall motor torques. Simulations of the robotic systems dynamic models were conducted using MATLAB, and experimental validation of the model-based control method was performed. The study validates the use of algebraic second-order controllers for monophasic DC motors to control the positioning of a climbing system subjected to high perturbations.

 Tırmanma robotları, zorlu ortamlarda denetim, bakım ve arama kurtarma gibi uygulamalar için giderek önemli hale gelmiştir. Bu çalışma, duvara tutunmak için manyetik tekerleklere sahip bir tırmanma robotu sisteminin tasarımı ile dayanıklı, doğru ve hızlı konumlandırma için cebirsel ikinci dereceden model tabanlı kontrolör uygulamasını ele almaktadır. Kontrol yaklaşımı oluşturulurken, Coulomb sürtünmesi, manyetik kuvvetler ve yerçekimi gibi gerçek fiziksel kısıtlamalar da dâhil olmak üzere yüksek bozuculara maruz kalan DC motorlu sürüş sisteminin dinamik bir modeli göz önüne alınmaktadır. Bu kontrol yaklaşımında, durma motor torklarını azaltmak için yüksek dereceli Bezier eğrileri şeklinde önceden oluşturulmuş yumuşak girdiler kullanılmaktadır. Robotik sistemin dinamik modellerinin benzetim çalışmaları MATLAB ortamında gerçekleştirilmiş ve model tabanlı kontrol yönteminin deneysel uygulaması yapılmıştır. Bu çalışma, yüksek bozucuların etkilediği bir tırmanma sisteminin konumlandırılmasını kontrol etmek için monofaze DC motorlar için cebirsel ikinci dereceden kontrolörlerin kullanımını ele almaktadır.

Makale detayları

Climbing with Robots: A Second Order Controller Design for Accurate Wheel Motion Positioning

Yazarlar:

Claudia Fernanda Yaşar

Yayıncı:

Cukurova University

Ana Başlıklar:

Kontrol Mühendisliği | Mekatronik ve Robotik (Diğer)

Dergi:

Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi Vol.39 Issue 1, pp.175-187

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

3/2024

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001314392

pISSN:

2757-9255

Climbing robots

Motion control

Second order controllers

Robust control

Wheel positioningTırmanma robotları

Hareket kontrolü

İkinci dereceden kontrolörler

Dayanıklı kontrol

Tekerlek konumlandırma

Sayı

Makale detayları

Yazarlar: Claudia Fernanda Yaşar

Yayıncı: Cukurova University

Ana Başlıklar: Kontrol Mühendisliği | Mekatronik ve Robotik (Diğer)

Dergi: Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi Vol.39 Issue 1, pp.175-187

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 3/2024

Belge Dili: İngilizce

Document ID (Org No.): 2001314392

pISSN: 2757-9255

Sayı

Yazarlar:

Claudia Fernanda Yaşar

Yayıncı:

Cukurova University

Ana Başlıklar:

Kontrol Mühendisliği | Mekatronik ve Robotik (Diğer)

Dergi:

Çukurova Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi Vol.39 Issue 1, pp.175-187

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

3/2024

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001314392

pISSN:

2757-9255