طراحي كنترل‌كننده مبتني بر شناخت روبات دوپا در مسير داراي عدم قطعيت و با در نظر گرفتن مصرف انرژي

كارشناسي ارشد

اين تحقيق به بررسي چگونگي حركت در انسان، باهدف پياده‌سازي آن در ربات دوپا پرداخته‌ است. براي اين كار مدل‌هاي شناختي، نرو بيولوژي و عصبي عضلاني در انسان بررسي‌شده و بر اساس آن‌يك معماري كنترلي ساخته‌شده‌ است. اين معماري در قالب پارادايم تصميم و اجرا متناسب با ساختار انسان، طراحي‌شده و كل معماري به دو سطح تقسيم‌شده است. براي سطح اجرا اهداف مستقيمي تعريف‌شده و اين اهداف توسط سطح تصميم ساخته مي‌شود. براي سطح تصميم، اهداف غيرمستقيم وجود دارد كه بر اساس توابع پاداش مشخص‌شده است. سطح اجرا از چندين كنترل‌كننده تشكيل‌شده كه به‌صورت سلسله مراتبي باهم در ارتباط هستند. وظيفه سطح تصميم، تصميم‌گيري براي جهت حركت ربات بوده و در اين قالب ربات را به سمت هدف و دوري از موانع هدايت مي‌كند. جهت حركت، هدف مستقيم سطح اجرا است و توسط كنترل‌كننده‌هاي اين سطح به حركت واقعي ربات تبديل مي‌شود. سطح اجرا عموماً بر اساس مدل بوده و به همين علت تضمين برقراري تعادل با معيار پايداري گشتاور صفر وجود دارد. در اين سطح با الگو گرفتن از حركت انسان بر ناهمواري‌هاي محيط، مكانيسمي جهت مقاومت در برابر عدم قطعيت‌هاي محيط طراحي و به‌صورت موفق پياده‌سازي شده است. سطح تصميم، تشخيص دادن مناسب جهت را از طريق يادگيري تقويتي، فرامي‌گيرد. براي اين نوع يادگيري كه مبتني بر پاداش است، جهت بهبود و تسريع يادگيري، شكل‌دهي بر روي تابع پاداش با مفهوم شناختي توجه، صورت گرفته است. به‌طوري‌كه ربات قادر است بر روي برخي از اين عوامل، در شرايط گوناگون توجه كند و مسئله تضاد پاداش با اين روش حل شود. الگو گيري از ساختار سلسله مراتبي انسان منجر به استفاده از مفهوم تطبيق شده و بر اساس آن سطح تصميم به‌جز ساخت هدف، با تنظيم برخي پارامتر‌هاي سطح اجرا، امكان مديريت مصرف انرژي را پيداكرده است. همچنين الگوريتم توسعه داده‌شده براي پيدا كردن مكان قدم‌هاي ربات با در نظر گرفتن محدوديت‌هاي فيزيكي ربات بوده و بدون بهينه‌سازي، مكان قدم مناسبي را پيدا مي‌كند. بنابراين به ازاي مقادير مختلفي كه سطح تصميم، براي جهت مشخص مي‌كند، ربات مي‌تواند حركت متعادلي داشته باشد و يادگيري ايمن باشد. موارد ذكرشده در شبيه‌سازي موردبررسي قرارگرفته است و نتايج، نشان‌دهنده‌ي تعامل مناسب ربات و محيط بوده است.

210656

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر محمد رضا جاهد مطلق

برق كنترل

دكتر محمد رضا جاهد مطلق