Control of piezomechanical microrobots moving in trajectories

Plokštumoje judantys pjezomechaniniai mikrorobotai – tai įrenginiai, kurių judesys formuojamas atvirkštiniu pjezoefektu veikiančiais ir mechaninį judesį generuojančiais pjezomechaniniais keitikliais. Disertacijoje tiriamieji pjezorobotai neturi papildomų judesį generuojančių mechanizmų, tokių kaip ratai kojos ar panašius įtaisai, o tik tiesioginius kontakto su statine plokštuma taškus. Tokiems pjezomechaniniams mikrorobotams judesiui formuoti klasikiniai judėjimo trajektorija formavimo metodai netinka. Tokiam judėjimui reikalingas sudėtinis atskirų pjezoelektrinių keitiklių ak-tyvių segmentų valdymas siekiant nukreipti pjezoroboto judėjimą reikiama trajektorija. Mokslinių tyrimų tikslas – sukurti ir ištirti naujus trajektorijomis ju-dančių pjezorobotų valdymo metodus ir algoritmus. Darbe sprendžiami šie pagrindiniai uždaviniai: pjezoroboto konstrukci-jos parinkimas, pjezorobotų judesio generavimo metodų analizė, pje-zorobotų valdymo algoritmų sudarymas, aparatinės įrangos pjezorobotų valdymui parinkimas ir sistemos sudarymas, programinės įrangos, skirtos plokštumoje judantiems pjezorobotams, sukūrimas, judančių pjezorobotų trajektorijų atkartojimo tikslumo ir greičio matavimai, analizė ir valdymo metodų parinkimas konkrečioms judėjimo užduotims. Įvadiniame skyriuje formuluojama problema, aptariamas darbo ak-tualumas, aprašomas tyrimų objektas, formuluojamas darbo tikslas ir uždaviniai, aprašoma tyrimų metodika, darbo mokslinis naujumas, darbo rezultatų praktinė reikšmė, formuluojami ginamieji teiginiai. Pirmajame skyriuje analizuojama literatūra, pateikti judesio generavimo ir judėjimo tra-jektorijomis formavimo metodai. Antrajame skyriuje formuluojami pje-zoroboto judesio trajektorijos formavimo uždaviniai, nagrinėjami detalūs trajektorijų formavimo algoritmai. Trečiajame skyriuje aprašomas pje-zorobotų valdymo sistemos sukūrimas. Pateikiama sukurta valdymui skirta programinė įranga. Ketvirtame skyriuje aprašomi autoriaus atlikti praktiniai eksperimentai. Atlikta pjezorobotų trajektorijos atkartojamumo ir greičio parametrų analizė pjezorobotą valdant trimis skirtingais metodais. Pateikiamos išvados apie valdymo metodų tinkamumą pjezorobotų judėjimui trajektorijomis realizuoti. Disertacijos tema paskelbti 8 straipsniai, perskaityti 5 pranešimai Lietuvos bei tarptautinėse konferencijose. Didžioji dalis mokslinių tyrimų buvo finansuojama LMA projektų MIP – 075/2012 ir MIP-084/2015

Cylindrical piezorobot’s trajectory planning and control

This paper analyses the movement of piezoelectric actuator. The goal of this work was to create an algorithm for trajectory planning of piezorobot, create a system for trajectory control, develop software and verify the functioning of the algorithm in practice. Movements of piezorobot are very small and very frequent therefore it is difficult to measure trajectories using standard equipment. Design of a novel measurement system and trajectory adjustment was created in this paper. An experimental system for control and trajectory movement tracking of piezorobot was developed. It consists of cylindrical piezorobot, control signal forming and image processing system for trajectory tracking. The cylindrical piezorobot moves in specific trajectories on the plane and is controlled with sinusoidal signals. They are generated by trajectory forming and control software using MATLAB and LabVIEW. The control signals are monitored using a system with oscilloscope. The trajectory of piezorobot was monitored and measured using video camera and video processing software developed by LabVIEW. The software contains image processing and object path tracking, and is implemented using LabVEW and MATLAB. Experimental results showed that trajectories forming algorithm and developed control software is suitable for controlling robots moving on plane

Fine trajectory planning method for mobile piezorobots

New trajectory planning method for mobile piezorobots is presented in this paper. Non‑rotated mobile piezorobots must move by the given trajectory at the maximum speed and precisely replicate the given path. Two segments excitation schemes, which are used for formation of motion trajectory, were analyzed. Trajectory planning method was verified with numerical experiments and with the experimental system in the laboratory