مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی و ساخت یک بازوی بسیار- افزونه با تحریک ناپیوسته

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
علیرضا مطهری 1
حسن ظهور 2
محرم حبیب‌نژادکورایم 3
1 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، واحد ساوه، دانشگاه آزاد اسلامی، ساوه، ایران
2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران
3 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
چکیده
در این مقاله طراحی و ساخت یک بازوی رباتیکی بسیار- افزونه (Hyper-Redundant Manipulator) با تحریک پنوماتیکی دوحالته جدید ارایه شده است. با وجود مزایایی چون فضای کاری وسیع، توانایی عبور از موانع و کنترل ساده، ‌تاکنون نمونه‌‌های کمی از بازوهای بسیار- افزونه با تحریک ناپیوسته، آن هم در مقیاس آزمایشگاهی ساخته شده است که نقایصی در آنها دیده می‌شود. این نقایص شامل بازه حرکتی کوچک، قیمت تمام­شده نسبتاً بالا و حرکت غیریکنواخت و توام با تکان و لرزش بازو ‌‌است. برای رفع این مشکلات در بازوی ارایه­شده در این مقاله از مکانیزم لولایی- کشویی- کروی ‌سه‌گانه (۳-RPS) به‌عنوان بسته (Module) استفاده شده است که به دلیل داشتن تعداد پایه‌های کم، قیمت تمام­شده پایین­تری دارد. همچنین با جایگزینی مفاصل کروی با مفاصل چهارشاخه، بازه حرکتی بالاتر رفته است و در نهایت با استفاده از مجراهای قابل تنظیم در ورودی هر سیلندر، به­طور موثری از غیریکنواختی و تکان­های بازو کاسته شده است. در نهایت برای بررسی نحوه حرکت بازو، آزمون‌‌هایی اجرا شده‌اند که نتایج آنها ارایه خواهد شد.
کلیدواژه‌ها
طراحی و ساخت ربات
بازوی بسیار- افزونه
عملگر ناپیوسته
تحریک دوحالته

موضوعات

عنوان مقاله English

Design and Construction of a Discretely Actuated Hyper-redundant Manipulator

نویسندگان English

A. Motahari 1
H. Zohoor 2
M. Habibnejad Korayem 3
1 Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty, Saveh Branch, Islamic Azad University, Saveh, Iran
2 Mechanical Engineering Department, Sharif University of Technology, Tehran, Iran
3 Mechanical Engineering Department, Iran University of Science & Technology, Tehran, Iran
چکیده English

In this paper, the design and construction of a new binary pneumatic actuated hyper-redundant manipulator is presented. The discretely actuated hyper-redundant manipulators have advantages such as wide workspace, the ability of obstacle avoidance and simple control. Despite of these advantages, few prototypes have been made so far, which each of them has some defects. These defects are small movement range, fairly high cost, and accelerated and impulsive motion. To solve these problems, the 3-revolute prismatic spherical parallel mechanisms (3-RPS) are used as modules in this paper. So the cost is reduced due to the lower number of legs. Also, the motion range has been increased by replacing the spherical joints with universal joints. The movements of the manipulator have been effectively more uniform and softer by using flow control valves on cylinders. Finally, several tests are conducted to determine how the manipulator moves and the results are presented.

کلیدواژه‌ها English

Robot design and construction
Hyper-redundant Manipulator
Discrete Actuator
Binary actuation
Pieper DL. The kinematics of manipulators under computer control [Dissertation]. Stanford: Stanford University; 1968. [Link]
Chirikjian GS. A binary paradigm for robotic manipulators. The International Conference on Robotics and Automation, 1994 May 8-13, San Diego, USA. Piscataway: Institute of Electrical and Electronics Engineers; 1994. pp. 3063-3070. [Link]
Motahari A, Zohoor H, Habibnejad Korayem M. A new inverse kinematic algorithm for discretely actuated hyper-redundant manipulators. Latin American Applied Research. 2013;43(2):161-168. [Link]
Motahari A, Zohoor H, Habibnejad Korayem M. Discrete kinematic synthesis of discretely actuated hyper-redundant manipulators. Robotica. 2013;31(7):1073-1084. [Link] [DOI:10.1017/S0263574713000337]
Motahari A, Zohoor H, Habibnejad Korayem M. A new obstacle avoidance method for discretely actuated hyper-redundant manipulators. Scientia Iranica. 2012;19(4):1081-1091. [Link] [DOI:10.1016/j.scient.2012.06.017]
Motahari A, Zohoor H, Habibnejad Korayem M. A new motion planning method for discretely actuated hyper-redundant manipulators. Robotica. 2017;35(1):101-118. [Link] [DOI:10.1017/S0263574714002963]
Ebert-Uphoff IR. On the development of discretely-actuated hybrid-serial-parallel manipulators [Dissertation]. Baltimore: Johns Hopkins University; 1997. [Link]
Suthakorn J, Chirikjian GS. A new inverse kinematics algorithm for binary manipulators with many actuators. Advanced Robotics. 2001;15(2):225-244. [Link] [DOI:10.1163/15685530152116245]
Suthakorn J. Paradigms for service robotics [Dissertation]. Baltimore: Johns Hopkins University; 2003. [Link]
Sujan VA, Lichter MD, Dubowsky S. Lightweight hyper-redundant binary elements for planetary exploration robots. 2001 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics. 2001 July 8-12, Como, Italy. Piscataway: Institute of Electrical and Electronics Engineers; 2001. [Link]
Tzorakoleftherakis E, Mavrommati A, Tzes A. Design and implementation of a binary redundant manipulator with cascaded modules. Journal of Mechanisms and Robotics. 2016;8(1):011002. [Link] [DOI:10.1115/1.4030372]
Tappe S, Boyraz P, Korz H, Ortmaier T. Design, production and integration of a shape sensing robotic sleeve for a hyper-redundant, binary actuated robot. 2018 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM), 2018 July 9-12, Auckland, New Zealand. Piscataway: Institute of Electrical and Electronics Engineers; 2018. [Link] [DOI:10.1109/AIM.2018.8452710]
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 20، شماره 3
اسفند 1398
صفحه 669-676