طراحی، مدلسازی و شبیهسازی حرکتی بازوهای رباتیکی با ساختار متغیر با زمان در محیط سیال
نویسندگان
1 استادیار، مهندسی مکانیک، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، خوزستان
doi
10.22034/ijme.2022.157561چکیده
در این تحقیق، مدل دینامیکی یک بازوی رباتیکی با ساختار متغیر با زمان در محیط سیال استخراج میگردد. تغییر محیط کاری بازوهای رباتیکی و استفاده از آنها بصورت مکانیزمهای ساختار متغیر با زمان، موجب رفع محدودیت فضای کار ربات در هنگام استفاده در محیط سیال میشود. از سوی دیگر موجب ایجاد دسترسی بیشتر پنجهی ربات با استفاده از طرح ربات ساختار متغیر با مفاصل دورانی - کشوری میگردد. این در حالی است که مدل ساختار جدید متناسب با کاربرد آن در درون سیال، بدست میآید. بدین ترتیب با درنظرگرفتن اثر متقابل ناشی از برهمکنش میان سیال و بازوی رباتیکی در قالب نیروهای هیدرواستاتیکی و هیدرودینامیکی، معادلات نهایی حرکت محاسبه میگردند. اگرچه تغییر ساختار مکانیکی بازوی رباتیکی و اثر عمل و عکسالعمل متقابل آن بر سیال سبب میگردد، معادلات حرکت بدست آمده با سیستمهای مشابه که ساختار متغیر با زمان ندارند، متفاوت شود. در نتیجه، معادلات نهایی وابسته به زمان میباشند. این موضوع از مقایسه نتایج به دست آمده از رفتار ربات در محیط هوا و سیال، مشخص میگردد؛ بدین ترتیب، علاوه بر حرکت دورانی، در حرکت خطی مفصل کشویی نیز بواسطه ویژگی تراکم ناپذیر بودن سیال، از طرف سیال نیروی عکسالعمل مقاوم به بازوی رباتیکی وارد میشود. در این راستا مدل دینامیکی با استفاده از فرمولاسیون گیبس اپل بازگشتی بدست آمده و در ادامه در محیط نرمافزار متلب شبیهسازی شده و نتایج حاصل ارائه میگردند. معادلات بر اساس سطح مقطعهای متفاوت بازوها، محیط متفاوت و همچنین با لحاظ اثر هر یک از نیروهای هیدرواستاتیکی و هیدرودینامیکی شبیهسازی میگردد. در نتیجهی آن، دامنهی حرکت پنجهی ربات در محیط آب به نسبت هوا به میزان 60 درصد کاهش مییابد. همچنین در مقایسه اثرات نیروهای برهمکنش میان سیال و لینکهای ربات، میزان اثرپذیری حرکت ربات از نیروی درگ از سایر نیروهای مقاوم بیشتر میباشد.
