Intelligent Modeling and Position Control for MENTOR Robot Manipulator

Abstract

Abstract Robot manipulators play an important role in the industrial field, especially in repetitive tasks such as picking and placing objects, and to carry out these tasks with high accuracy we need to develop a high performance controller. To design this controller, a mathematical model is required to describe the motion of the robot manipulator. Due to the difficulty of the derivation of the dynamic model and time-consuming, artificial neural networks are found as an optimum method to estimate the mathematical model. This dissertation aims to estimate a mathematical model and control the MENTOR robot manipulator. Recurrent three layers neural networks were designed and utilized to estimate the dynamics model of the robot manipulator, the simulation results show that the deigned neural networks describe the motion of robot joints perfectly, after estimating the dynamical model, fuzzy logic controller is also designed to control the angular position, The proposed controller has applied to control only two joints of the robot manipulator, the proposed controller has four inputs, error and change of error for each joint and two outputs. The controller is designed and implemented using ARDUINO MATLAB toolbox. The simulation and experimental results obtained proved the superiority of the proposed fuzzy logic controller to dramatically reduce the error between the desired and actual position trajectories, and a smooth accurate response was achieved.

المستخلص تؤدي الروبوتات دورا مهما جدا في المجال الصناعى , خاصة في المهام المتكررة كنقل وتحريك الاشياء,ولتنفيذ هذه المهام بدقة عالية, نتحتاج الي تطوير وحدة تحكم عالية الاداء, ولتصميم هذة الوحدة نحتاج الي نموذج رياضي لوصف حركة الروبوت و نسبة إلى صعوبة اشتقاق هذا النموذج بالطريق الرياضية واستهلاك الكثير من الزمن ، توجد الشبكات العصبية الإصطناعية كطريقة مثالية لتقدير النموذج الرياضي. تهدف هذه الدراسة إلى تقدير النموذج الرياضي الديناميكي و التحكم في ذراع الروبوت ( MENTOR). تم تصميم شبكة عصبية تتكون من ثلاثة طبقات لمحاكاة النموذج الرياضي لذراع الروبوت. واظهرت نتائج المحاكاة ان الشبكة العصبية المصممة وصفت حركة مفصل الروبوت بصورة مثالية. بعد تقدير النموذج الديناميكي ، تم تصميم وحدة تحكم المنطق الضبابي أيضًا للتحكم في الموضع الزاوي, المتحكمة المقترحة صممت للتحكم في مفصلين من مفاصل الروبوت ، ولديها أربعة مدخلات ، هم الخطأ والتغيير في الخطأ لكل مفصل واشارتي خرج, تم تصميم المتحكمة واختبارها فعليا في الزمن الحقيقي باستخدام مكتبة اردوينو –ماتلاب. أثبتت نتائج المحاكاة والنتائج التجريبية التى تم الحصول عليها تفوق وحدة التحكم المنطقية الضبابية المقترحة في تقليل الخطأ بشكل كبير بين مسارات الموضع المطلوب و الموضع الفعلي ، وتم تحقيق استجابة دقيقة سلسة.