Mobil manipülatörlerin; manipülasyon için sabit tabanlı manipülatörlere göre daha
geniş bir çalışma uzayına sahip olmaları, endüstriyel, savunma, uzay araştırmaları gibi pek
çok alanda kullanımlarını yaygınlaştırmaktadır. Mobil manipülasyon sırasında platformun
ve manipülatörün eş zamanlı olarak denetlenmesi gerekmektedir. Ancak mobil manipülatör
dinamiğinin doğrusal olmaması, belirsizlikler, bozucu etkiler ve kısıt kuvvetleri içermesi,
mobil manipülatörün girdi (giriş) zaman gecikmesine maruz kalması ve platform ile
manipülatörün bağlantılı dinamiği sebebiyle eş zamanlı çalışan denetleyici tasarlamak
oldukça zordur. Tez kapsamında mobil manipülatörün pozisyon ve kuvvet denetimi
gerçekleştirilmektedir. Tezde dinamiği belirsizlik, bozucu etkiler, holonomik ve holonomik
olmayan kısıtlar içeren mobil manipülatörün indirgenmiş durum dinamik modeli
sunulmakta ve bu model hem platform ve manipülatörün eş zamanlı denetimi hem de
manipülatörün yüzeye temas edip/etmediği durumlarda pozisyon/kuvvet denetimi için
temel oluşturmaktadır. Literatürde mobil manipülatörün pozisyon/kuvvet denetimi için
önerilen gürbüz denetleyicilerden farklı olarak; pozisyon/kuvvet takibinde daha iyi başarım
sağlamak için gürbüz geri beslemeli denetleyici tasarlanmaktadır. Tasarlanan denetleyicinin
gerçekçi kısıtlar altındaki başarımının gösterilmesi için Gazebo ve MatlabSimulink
ortamında benzetim gerçekleştirilmektedir. Buna ek olarak, giriş zaman gecikmesine maruz
kalan mobil manipülatörlerin denetimi için var olan çalışmalarda, giriş gecikmesinin
bilindiği ve sabit olduğu varsayılmaktadır. Literatürde bilinmeyen ve zamanla değişen giriş
gecikmesine sahip mobil manipülatörün pozisyon/kuvvet denetimine yeterince
değinilmediği göz önünde bulundurularak; tezde zaman gecikmelerinin sebep olduğu
olumsuz etkilere karşı mobil manipülatör için bölgesel ve yarıküresel
pozisyon/kuvvet
takibini sağlayan denetleyiciler tasarlanmaktadır. Dinamiğinde giriş zaman gecikmesi,
belirsizlikler, çevresel ve modellenemeyen bozucu etkiler, holonomik/holonomik olmayan
kısıtlar, kare olmayan giriş dönüşüm matrisi bulunan ve görev uzayının boyutundan fazla
eyleyiciye sahip olan mobil manipülatörlerin yarıküresel
pozisyon/kuvvet yörüngelerinin
takibini sağlayan özgün gürbüz geri beslemeli denetleyici tasarımının ise ilgili literatürde
yapılan çalışmalara büyük katkı sağlayacağı düşünülmektedir. Lyapunov tabanlı kararlılık
analizi ile bölgesel/yarıküresel
ve hatanın mutlak bir sınıra yakınsadığı sonuçlar elde
edilmekte olup; tasarlanan tüm denetleyiciler, hem pozisyon hem de pozisyon/kuvvet
yörüngelerinin takibini başarılı bir şekilde sağlamaktadır
Due to the fact that mobile manipulators have a more extensive workspace with
respect to a fixedbase
manipulator for manipulation; their use is becoming widespread in
many areas such as industrial, space exploration, defense, etc. During mobile manipulation,
both the platform and the manipulator need to be controlled simultaneously. Since the
mobile manipulators have nonlinear
dynamics, uncertainties, disturbances and constraint
forces, coupled dynamics between the platform and manipulator, and input delay in their
dynamics, the simultaneous control design for mobile manipulator is challenging. The
position/force control of the mobile manipulator is carried out within this dissertation. The
reducedorder
dynamic model of the mobile manipulator which has uncertainty,
disturbances, holonomic and nonholonomic
constraints in its dynamics is presented and
this model provides the basis for both the simultaneous movement of the platform and the
manipulator and the position/force control whether the end effector touches the surface or
not. Unlike the proposed robust controllers in the relevant literature for position/force
control for the mobile manipulator, a novel robust feedback controller is designed to
provide better performance in position/force tracking. The simulation is carried out in the
Gazebo with MatlabSimulink
environment to show that the designed controller operates
under realistic constraints. In addition to that, in previous studies for the control of mobile
manipulators, which is subjected to input time delay, the value of the input delay is assumed
to be known and constant. Considering that the position/force control of the mobile
manipulator with an unknown and timevarying
input delay in the literature is not studied
sufficiently, controllers that provides local and semiglobal
position/force tracking for the
mobile manipulator and overcomes the disturbances caused by time delays is designed in
the dissertation. The robust controller which provides semiglobal
tracking of position/force
trajectories of the mobile manipulator; whose dynamic model has input delay, uncertain
parameters, environmental and unmodelled disturbance effects, nonsquare
input
transformation matrix, both holonomic and nonholonomic
constraints, redundancy; is
considered as it contributes greatly to the studies in the relevant literature. Lyapunov based
stability analysis is used to provide local/semiglobal
UUB results and designed controllers
in this dissertation successfully track both the position and position/force trajectories
