مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی و تحلیل مدل نوینی از مهره محرک کابلی برای رباتهای پیوسته

نویسندگان
1 استادیار دانشگاه صنعتی شاهرود- دانشکده مکانیک
2 دانشگاه شاهرود
چکیده
در این پژوهش، تلاش شده است تا با ارائه مدل نوینی برای ساختار بازوی مهره‌ای، کاستیمدلهای موجود رباتهای پیوسته در تولید و انتقال حرکت بر‌طرف گردد. بازو‌های مهره‌ای، مانند ساختارهای طبیعی، از مهره‌های به هم پیوسته‌ای تشکیل شده اند که دارای ویژگی‌های ممتازی نظیر قابلیت انطباق با محیط هستند. قوای محرکهروی طول بازو توزیع شده و با تغییر شکل آن، حرکت پیوسته را رقم می‌زند.در این مقاله، اضافه نمودن یک میله بندی به میانه مهره و بهره‌گیری از کابل‌های شاخه‌ای برای انتقال قدرت بین محرکه و مهره ها پیشنهاد می‌شود. نسبت گشتاور موتور به گشتاور اعمالی روی مهره به عنوان نسبت تبدیل معرفی می‌گردد.طراحی جدید، توانایی ایجاد نسبت‌های تبدیل متنوعرا در یک سیکل حرکتی دارد.معادلات دینامیک با روش لاگرانژ به دست آمدهاست. برخورد مهره-مهره و دو میله ای-مهره به عنوان قیود هندسی در طراحی به کار گرفته شده و بازه مجاز پارامترهای هندسی بازوی پیوسته را مشخص میکند. طراحی با شبیه سازیهای صفحه ای آزموده شده است. برای نمایش اثربخشی طراحی پیشنهاد شده، چندین نتیجه شبیه سازی ارائه شده است. مقدار بهینه پارامتر هندسی، برای ثابت نگه داشتن نسبت تبدیل گشتاور محاسبه میشود. در مقایسه با نمونه های گذشته که بطور گسترده ای استفاده میشوند، هدف با ربات پیوسته مهره‌ای نوین محقق شده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Design and analysis of a novel cable-driven backbone for continuum robots

نویسندگان English

Mahdi Bamdad 1
Arman Mardani 2
چکیده English

In this study, it has been tried to provide a new model for the structure of a backbone arm, to repel the shortcoming in the generation and transmission of the motion for the continuum robots. Backbone arms such as natural structures include continuum backbones with superior properties such as the ability to adapt to the environment. The actuation power is distributed over the robot’s length and makes the shape continuously deformable. In this paper, it has been suggested to add a linkage between the backbones and the branched tendons for power transfer between the drive and backbones. The ratio of the drive torque to backbone torque is introduced as the transfer ratio. The new design is capable to create a variety of transfer ration during a cycle of motion. The state space equations are extracted by Lagrange equations. Dealing the interference of bone-bone and bone-links as geometric constraints are applied to the design and it determines the allowable range of the continuum robot's geometric parameters. This design is examined with planar simulations. To show the effectiveness of the proposed design, several simulation results are illustrated. Optimum geometrical parameters for the constant torque ratio are calculated.In contrast to previous cases with the widely used; the goal is achieved with this novel backbone continuum robot.

کلیدواژه‌ها English

Continuum robot
backbone arm
branched tendon
optimal design