Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1396
7
1
gregorian
2017
10
1
17
8
online
1
fulltext
fa
مدلسازی، ساخت و ارزیابی یک میکرو ربات مجهز به عملگر ارتعاشی
Modeling, development, and evaluation of a micro-robot equipped with vibratory actuator
هدف از این تحقیق مدلسازی، کنترل و ساخت یک میکرو ربات با استفاده از عملگرهای ارتعاشی و بررسی سختی پایه های میکرو ربات و ضریب اصطکاک بر روی حرکت می باشد. در این میکرو ربات از اصل حرکتی لغزش-چسبیدن، جهت حرکت و از دو عدد موتور ارتعاشی کوچک جهت راه اندازی آن، استفاده شده است. در ابتدا معادلات حاکم بر میکرو ربات استخراج و تحلیل شده اند. با مدلسازی آن، به صورت سیستم فشرده، شامل سه جرم که با فنرهای سخت به هم وصل شده اند، نیروهای اصطکاک محاسبه شده است. سپس به وسیله دو معادله کوپل مکانیکی و الکتریکی مدل مناسب عملگرها به دست آمد. در گام بعدی روند شبیه سازی با استفاده از محیط سیمولینک و متلب بیان شد و نتایج آن ارائه گردید. سپس به بررسی تاثیر ضریب فنریت پایه ها و ضریب اصطکاک بر روی حرکت میکرو ربات پرداخته شده است. پس از آن کنترل کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی یا همان PID برای این کار در نظر گرفته شد. در نهایت نیز فرآیند ساخت و ارزیابی تجربی میکرو ربات ارائه شده است. با توجه به شبیه سازی های انجام شده دقت حرکتی آن در حالت بیشترین سرعت مسستقیم ، حدود 17 میکرومتر می باشد و مطابق با ارزیابی تجربی، سرعت مستقیم میکرو ربات حدود 4mm/s، به ازای ولتاژ مرجع 1V، می باشد.
The aims of this research paper are modeling, control and development of a mobile micro-robot equipped with vibratory actuators and investigating the effect of stiffness of microrobot's bases as well as friction coefficient on the robot dynamics. Accordingly, the motion principle of stick-slip is used and two small vibrating motors are utilized to run this micro-robot. First, the differential equations governing the micro-robotic platform are extracted and analyzed. Then, friction forces are calculated by modeling the micro-robot as a lumped system, consisting of three point masses connected together via stiff springs. Next, using mechanical and electrical coupled equations, an appropriate model for the vibratory actuators is obtained. In the next step, simulation process with SIMULINK and MATLAB is carried out and the simulation results are presented. Afterward, the influences of the stiffness of robot's bases as well as the friction coefficient on the motion of robot are investigated. A proportional-integral-derivative (PID) controller is applied to the micro-robot to precisely control its motion. Finally, the construction process and experimental evaluation of the micro-robot are presented. According to the simulation result, the positioning accuracy of the micro robot is about 17 m at its maximum translational velocity. Furthermore, a translational velocity of about 4mm/s corresponding to the reference voltage of 1 V is acquired using experiment.
میکرو ربات,عملگر ارتعاشی,نیروی اصطکاک
Micro-robot,vibratory actuator,friction force
413
422
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-19372-1&slc_lang=fa&sid=15
Marziyeh
Karami
مرضیه
کرمی
100319475328460069147
100319475328460069147
No
Department of Mechanical and Aerospace Engineering
دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک - کنترل و رباتیک
AliReza
Tavakolpour-Saleh
علیرضا
توکل پور صالح
100319475328460069146
100319475328460069146
Yes
Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Shiraz University of Technology
عضو هیات علمی دانشکده مهندسی مکانیک و هوافضا- دانشگاه صنعتی شیراز
Ashkan
Norouzi
اشکان
نوروزی
100319475328460069145
100319475328460069145
No
Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Shiraz University of Technology
دانشکده مهندسی مکانیک و هوافضا-دانشگاه صنعتی شیراز