مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

طراحی مفهومی و مدل سازی یک مکانیزم رباتیکی‌ تطبیق‌پذیر با محرک آلیاژ حافظه‌دار به منظور بازرسی لوله ها و مجاری باریک

نویسندگان
1 عضو هیئت علمی، دانشکده علوم و فنون نوین دانشگاه تهران
2 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه تهران
3 استادیار دانشگاه تهران
چکیده
در این مقاله طراحی و تحلیل یک مکانیزم رباتیکی برای عبور از لوله‌های باریک به منظور بازدید از داخل لوله‌ها و یا انجام عملیات خاص مورد بررسی قرار گرفته است. استفاده از مکانیزمی که بتواند در طول لوله‌های با اقطار متفاوت آزادانه حرکت کرده و تطبیق‌پذیری مناسبی هنگام عبور از مسیرهای پیچیده و دارای خم لوله را داشته باشد، حائز اهمیت می‌باشد. لذا با به کارگیری یک مکانیزم ساده بر پایه استفاده از محرک آلیاژ حافظه‌دار، یک میکرو ربات جهت بازرسی از مجاری باریک طراحی گردیده که ضمن انعطاف‌پذیری خوب، تطبیق‌پذیری مناسبی در هنگام عبور از مسیرهای پیچیده را دارد. در این پژوهش سینماتیک و دینامیک ربات مورد تحلیل قرار گرفته و معادلات دینامیکی حرکت استخراج و در ادامه حل گردیده است. عملکرد ربات در محیط شبیه سازی توسط نرم افزارهای ادامز و متلب صحه گذاری گردیده است. در نهایت با استفاده از یک کنترلر مناسب مقدار نیروی رانشی مناسب به همراه نیروی عمودی بین چرخ‌های ربات و دیواره لوله کنترل شده است. نتایج شبیه سازی، موفقیت و کارائی مکانیزم رباتیکی ارائه شده در بازرسی لوله‌های واقعی دارای تغییر قطر در حالت افقی، عمودی و یا شیبدار را نشان می دهد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Conceptual design and modeling of an adaptable robotic mechanism actuated by shape memory alloy for inspection of low diameter pipes

نویسندگان English

Alireza Hadi 1
Azadeh Hassani 2
Khalil Alipour 3
Javad Koohsorkhi 3
چکیده English

In this study, design and analysis of a robotic mechanism, able to traverse low diameter pipes for inspection, maintenance or doing special tasks, has been addressed. Using a mechanism able to move properly along pipes with different diameter while having appropriate adaptability when passing complex routes or bends is so important. So, in this study, considering a simple mechanism based on utilizing shape memory alloy actuator, a micro-robot is designed for inspection of narrow pipes or channels. The robot has a suitable flexibility in addition to an appropriate adaptability for passing complex routes. The robot kinematics and dynamics is analyzed and dynamic equations of the robot are extracted and solved. The robot functionality in the simulation is verified through Adams and Matlab software. Finally, using a suitable controller the amount of robot traction force in addition to normal force between robot wheels and the inner surface of pipe has been measured and controlled. The simulation results predict the appropriate functionality and success of the robot in the inspection of pipes with varying diameter in horizontal, vertical or any other inclination state.

کلیدواژه‌ها English

Mobile Robot
Adaptability
Shape memory alloy (SMA)
Low diameter pipe
Control