Autonomous robots: modeling, path planning, and control

حداقل دو دهه است که دستکاری‌کننده‌های روباتیک معمولی به ابزار تولیدی رایج برای صنایع مختلف، از خودرو گرفته تا داروسازی تبدیل شده‌اند. نسل جدید ربات ها در حال توسعه هستند که می توان آنها را در دو گروه دسته بندی کرد. دستکاری کننده های اضافی (و بیش از حد) و روبات های متحرک (زمینی، دریایی و هوایی). این گروه از ربات ها که به عنوان روبات های پیشرفته شناخته می شوند، آزادی بیشتری برای تحرک خود دارند که به آنها اجازه می دهد کارهایی را انجام دهند که روبات های معمولی نمی توانند انجام دهند. مهندسان از تحرک اضافی ربات‌های پیشرفته برای کار در محیط‌های محدود استفاده کرده‌اند، از حرکات مفصل محدود برای دستکاری‌کننده‌های اضافی (یا بیش از حد) تا موانع در مسیر روبات‌های متحرک (زمینی، دریایی و هوایی). .

روبات‌های مستقل: مدل‌سازی، برنامه‌ریزی مسیر و کنترل، سینماتیک و مدل‌سازی/تحلیل دینامیکی ربات‌های خودمختار و همچنین روش‌های مناسب برای کنترل آنها را پوشش می‌دهد. فربد فهیمی با تکیه بر سال‌ها تجربه و با استفاده از مثال‌ها و تصاویر متعدد، این موضوع را مطرح می‌کند:

• کاربرد ربات‌های خودمختار شامل اما نه محدود به دستکاری‌کننده‌های اضافی و بیش از حد، زمینی، دریایی و هوایی. روبات‌ها.
• سینماتیک موقعیت و سرعت دستکاری‌کننده‌های زائد و بیش از حد.
• اجتناب از موانع در فضای کاری دوبعدی و سه بعدی با استفاده از روش میدان پتانسیل.
• سینماتیک و مدل‌های پویا ربات‌های خودمختار.
• روش‌های کنترلی مانند PID، خطی‌سازی بازخورد، حالت‌های لغزشی که برای روبات‌های مستقل اعمال می‌شود.

روبات‌های خودکار: مدل‌سازی، برنامه‌ریزی مسیر، و کنترل برای مهندسین مکانیک و برق مناسب است که می خواهند خود را با روش های مدل سازی/تحلیل/کنترل که از طریق تحقیقات کارایی آنها ثابت شده است آشنا شوند. این کتاب ابزارهای نظری برای تجزیه و تحلیل دینامیک و کنترل ربات‌های خودمختار را به شکلی قابل درک برای دانشجویان و مهندسان ارائه می‌کند.

It is at least two decades since the conventional robotic manipulators have become a common manufacturing tool for different industries, from automotive to pharmaceutical. The new generation of robots are now being developed that can be categorized in two groups; redundant (and hyper-redundant) manipulators, and mobile (ground, marine, and aerial) robots. These groups of robots, known as advanced robots, have more freedom for their mobility, which allows them to do tasks that the conventional robots cannot do. Engineers have taken advantage of the extra mobility of the advanced robots to make them work in constrained environments, ranging from limited joint motions for redundant (or hyper-redundant) manipulators to obstacles in the way of mobile (ground, marine, and aerial) robots.

Autonomous Robots: Modeling, Path Planning, and Control covers the kinematics and dynamic modeling/analysis of Autonomous Robots, as well as the methods suitable for their control. Drawing upon years of experience and using numerous examples and illustrations, Farbod Fahimi discusses:

• The application of autonomous robots including but not limited to redundant and hyper-redundant manipulators, and ground, marine, and aerial robots.
• Position and velocity kinematics of redundant and hyper-redundant manipulators.
• Obstacle avoidance in 2D and 3D workspace using the potential field method.
• Kinematic and dynamic models of autonomous robots.
• Control methods such as PID, feedback linearization, sliding modes as applied to autonomous robots.

Autonomous Robots: Modeling , Path Planning, and Control is suitable for mechanical and electrical engineers who want to familiarize themselves with methods of modeling/analysis/control that have been proven efficient through research. This book presents the theoretical tools for analyzing the dynamics of and controlling Autonomous Robots in a form comprehensible for students and engineers.