۱۱ نتیجه برای فضای کاری
حمیدرضا تقی راد، احمد خلیل‌پور سیدی، مهدی علیاری شوره دلی، مهدی طالع ماسوله،
دوره ۱۴، شماره ۵ - ( ۵-۱۳۹۳ )
چکیده
این مقاله با بهره گیری از الگوریتم‌های بهینه‌سازی تکاملی، به طراحی بهینه چند هدفه رباتهای کابلی می‌پردازد. با توجه به اینکه در رباتهای کابلی، کابل‌ها همیشه باید در حالت کششی قرار داشته باشند، وسعت فضای کاری کنترل‌پذیر ربات به عنوان معیاری برای طراحی بهینه ربات انتخاب شده است. این معیار یکی از موارد بسیار مهمی است که در کارایی ربات های کابلی مورد توجه قرار می گیرد. علاوه بر آن برای آنکه ربات کابلی مهارت و دقت کافی داشته باشد و بتواند در همه جهات مورد نیاز، مانور دلخواه را انجام دهد، از معیارهای دیگر سینماتیکی همانند عدد وضعیت عمومی، حساسیت سینماتیکی انتقالی و دورانی استفاده شده است. با بررسی تقابل این معیار ها با یکدیگر نشان داده شده است که استفاده از روشهای بهینه سازی چند هدفه روش موثری برای رسیدن به مصالحه مناسب در طراحی ربات است. سپس با بهره گیری از روشهای بهینه‌سازی چند هدفه‌ای با ساختار الگوریتم ژنتیک و الگوریتم ازدحام ذرات، جبهه بهینگی پرتو به گونه‌ای برای متغیرهای طراحی ربات کابلی صفحه‌ای بدست آورده شده است که مصالحه مناسبی بین توابع هدف طراحی صورت گیرد.
مهران محبوب خواه، نیما جعفرزاده،
دوره ۱۴، شماره ۸ - ( ۸-۱۳۹۳ )
چکیده
مکانیزم‌های موازی در بسیاری از زمینه‌های مهندسی و کاربردهای صنعتی نظیر ماشین ابزار، مترولوژی، شبیه ساز پرواز، شبیه ساز زلزله، تجهیزات پزشکی و غیره به صورت چشمگیری مورد استفاده قرار می‌گیرند. مکانیزم‌های موازی دارای محدودیت‌هایی نظیر نامنظم بودن فضای کاری و وجود نقاط تکین در آن فضا و سیستم کنترلی پیچیده می‌باشند که برای استفاده مناسب از این نوع مکانیزم ها بایستی مورد مطالعه و تحلیل قرار بگیرند. در این تحقیق نوعی ماشین‌ابزار جدید با مکانیزم موازی و با چهار درجه آزادی (سه درجه خطی و یک درجه دورانی) مورد مطالعه قرار گرفته است و فضای کاری و نقاط تکین این مکانیزم با استخراج روابط تحلیلی و سپس نوشتن برنامه محاسباتی در نرم افزار متلب بدست آمده است. به این منظور ابتدا روابط سینماتیک مستقیم و معکوس مکانیزم بدست آمد و با استفاده از یک الگوریتم جستجو، فضای کاری و نقاط تکین مکانیزم محاسبه شد. سپس برای بررسی صحت نتایج بدست آمده برای تحلیل فضای کاری، مکانیزم پیشنهادی در نرم‌افزار سالیدورکس شبیه‌سازی شد و روابط سینماتیک معکوس و فضای کاری بدست آمده در این تحقیق صحه گذاری شد. همچنین برای بررسی کیفیت عملکردی ربات و چالاکی مکانیزم در فضای کاری، شاخص شرط کلی ربات با استفاده از ماتریس ژاکوبین برای جهت گیریهای مختلف سکوی متحرک محاسبه شد.
میرامین حسینی،
دوره ۱۴، شماره ۱۰ - ( ۱۰-۱۳۹۳ )
چکیده
شاخصهای¬ عملکرد ¬سینماتیکی به طور قابل ملاحظه¬ای در تشخیص کارآمدی ربات در اهداف خاص به¬کار می¬روند. از جمله زمینه¬های قابل استفاده می¬توان به طراحی بهینه، برنامه¬ریزی مسیر، برنامه¬نویسی، تحلیل¬رفتار و بررسی چالاکی و تفکیک¬پذیری ربات اشاره نمود. در بیشتر موارد، این شاخص¬ها زمانی قابل استفاده خواهند بود که ربات تنها دارای یک نوع درجه¬آزادی از نوع انتقالی یا دورانی باشد. در شرایطی که ربات هر دو درجه¬آزادی انتقالی و دورانی را داشته باشد، شاخص¬های عملکرد مانند عدد شرط ماتریس ژاکوبین و مقادیر تکین مربوط به آن به دلیل غیرهم¬بعدبودن عناصر تشکیل¬دهنده، کاربردی نمی¬باشند. در این مقاله، مشکل ناهم¬بعدی ماتریس ژاکوبین و عدم امکان استفاده از شاخص¬های وابسته، با معرفی ماتریس ژاکوبین جدیدی به نام ماتریس ژاکوبین کارتزینی، که ارتباط سرعت پنجه را در دستگاه کارتزینی با بردار سرعت مفاصل محرک نشان می¬دهد، حل شده است. روش معرفی شده در قالب مطالعه موردی، برای ربات موازی تری¬سپت به¬کار گرفته شده است. همچنین، پس از بررسی تغییرات شاخص¬های عملکرد درون فضای¬کاری، با استفاده از الگوریتم ژنتیک، عملیات بهینه¬سازی ساختار ربات جهت دستیابی به فضای¬کاری کارتزینی حداکثر با بیشترین قدرت سرعت¬پذیری پنجه، انجام شده است. همچنین ساختار ربات چنان بهینه¬سازی شده است که دارای بزرگترین حجم فضای کارتزینی مکعبی شکل به عنوان زیرفضای کاربردی با سرعت¬پذیری زیاد باشد. بهینه¬سازی با استفاده از الگوریتم ژنتیک در نرم¬افزار متلب با ویرایش ۲۰۱۲ انجام شده است.
سعید ابراهیمی، وحید رضانیا،
دوره ۱۴، شماره ۱۴ - ( ۱۲-۱۳۹۳ )
چکیده
در این مقاله برای بررسی حرکتپذیری سه ربات صفحه ای ۲RRR، ۱RRR و ۳RRR، ابتدا ماتریس ژاکوبین هر سه ربات با اعمال روش همگنسازی، به منظور تعیین درایه هایی با ابعاد فیزیکی همگن استخراج میشود. با استفاده از معکوس عدد وضعیت ماتریس ژاکوبین هر ربات، شاخص وضعیت محلی رباتها در یک زاویه دلخواه پلتفرم تعیین میشود. با توجه به تغییرات عدد وضعیت از ۱ تا بی نهایت، از معکوس آن به عنوان شاخص وضعیت محلی استفاده میشود. در ادامه با تغییر زاویه پلتفرم، تأثیر آن بر روی تغییرات شاخص وضعیت محلی بررسی می شود. به ازای زاویه ای از پلتفرم که بزرگترین مقدار شاخص وضعیت محلی را نتیجه میدهد، مهارت هر سه ربات با یکدیگر مقایسه میشود. نتایج نشان دهنده ی مهارت بیشتر ربات ۳RRR نسبت به دو ربات دیگر در زاویه پلتفرم کمتر از ۹۰ درجه است. در زاویه های بزرگ تر پلتفرم، ربات ۱RRR شاخص وضعیت محلی بزرگتری و در نتیجه مهارت بیشتری دارد. در زاویه هایی از پلتفرم که بیشترین شاخص وضعیت محلی اتفاق میافتد، توزیع شاخص بار نیز رسم شده است. همچنین شاخص وضعیت محلی برای هر ربات به طور جداگانه در فضای کاری آن ربات و فضای کاری مشترک تعیین می شود. نتایج حاصل نشان دهنده این مطلب است که شاخص حرکت پذیری هر کدام از سه ربات فوق، تفاوت چندانی در فضاهای کاری ذکر شده ندارد. برای مقایسه بهتر و بهره گیری از توزیع حرکت پذیری، شاخص وضعیت کلی سه ربات نیز محاسبه می شود که نشان دهنده ی مهارت بیشتر ربات ۳RRR است.
بهنام میری پور فرد، طاهره پادرگانی،
دوره ۱۵، شماره ۳ - ( ۳-۱۳۹۴ )
چکیده
در این مقاله به مدل‌سازی ریاضی و شبیه‌سازی یک سیستم رباتیکی کابلی با هدف توانبخشی بیمارانی که به شدت دچار ناتوانی در راه رفتن هستند، پرداخته شده است. به این منظور از یک ربات موازی کابلی برای کمک به حرکت بیمار بر روی تردمیل استفاده شده است. ابتدا الگوی صحیح حرکت راه رفتن در نظر گرفته شده است و معادلات سینماتیکی و دینامیکی برای بدست آوردن کشش در کابل‌ها در کل چرخه حرکت استخراج شده است. سپس با استفاده از روش عددی، فضای کاری ربات بررسی شده است تا موقعیت آویزان شدن کابل‌ها به گونه‌ای انتخاب شوند که بیمار در طول کل چرخه حرکت در فضای کنترل پذیر ربات باقی بماند به این معنا که کشش در کابل‌ها همواره مثبت باشد. همچنین با تعیین میزان کشش کمینه کابل‌ها، مصرف انرژی در تعیین محل آویزان شدن کابل‌ها لحاظ میشود و در نهایت یک شبکه عصبی برای تعیین سریع محل آویزان شدن کابل‌ها با توجه به پارامترهای آنتروپومتری بیمار آموزش داده میشود. نتایج شبیه سازی بدست آمده می‌تواند برای توسعه و ساخت یک سیستم رباتیکی کابلی جهت توانبخشی افراد ناتوان مورد استفاده قرار گیرد.
رضا حسن نژاد قدیم، ابوالفضل سیفی، محمدعلی حامد،
دوره ۱۵، شماره ۶ - ( ۶-۱۳۹۴ )
چکیده
سیستم تعلیق غیرفعال به دلیل مصرف پایین انرژی و هزینه کمتر در اکثر خودروها استفاده میشود. بنابراین امروزه چالشی در ادبیات فن، در جهت افزایش قابلیت‌های آن وجود دارد. هدف از این تحقیق، ارائه روشی جدید جهت طراحی بهینه چندهدفه سیستم تعلیق خودرو بر اساس استفاده از میراگرهای نامتقارن (غیرخطی) می‌باشد. از اینرو نشان داده میشود که استفاده از این نوع میراگرها با قدرت انتخاب دو نوع ضریب ویسکوز یکی در هنگام فشردگی و دیگری در هنگام باز شوندگی سبب ارائه طرحی بهینه نسبت به طرح‌های موجود در ادبیات فن که بر مبنای میراگرهای متقارن است، خواهد شد. بدین منظور خودرو به‌صورت یک مدل کامل یازده درجه آزادی که تحت ناهمواری-های اتفاقی جاده قرار دارد، مدل شده است. سپس از آنجا که وظایف سیستم تعلیق، کاهش دادن شتاب‌های عمودی وارد بر سرنشینان، محدودیت حرکت کله زنی، افزایش جاده‌پذیری و کاهش تغییرات فضای کاری چهار چرخ خودرو می‌باشد، مسئله به‌صورت یک مسئله بهینه‌سازی چندهدفه با اهداف متضاد فرمول‌بندی شده و با الگوریتم NSGA-II حل می‌گردد. نتایج بدست آمده حاکی از آن است که استفاده از میراگرهای نامتقارن سبب ارائه طرحی بهینه‌تر نسبت به روشهای بهینه‌سازی که در آنها از میراگرهای متقارن استفاده‌شده است، می‌گردد.
علی نصر، سید علی اکبر موسویان،
دوره ۱۶، شماره ۱ - ( ۱-۱۳۹۵ )
چکیده
رباتهای موازی-کابلی دارای مزایای زیادی هستند؛ اما مشکلاتی نظیر برخورد کابل‌ها با یکدیگر و محیط، عدم استفاده از ساختار مناسب و نیاز به تحت کشش بودن کابل‌ها از گسترش آنها جلوگیری می‌کند. لذا اتصال یک بازوی رباتیک سری به سکوی متحرک آنها، موجب هم‌افزایی در قابلیت جابه‌جایی اجسام می‌گردد. این مقاله به طراحی بهینه چندهدفه، و بررسی مقایسه‌ای دو ساختار مقید و معلق از ربات موازی-کابلی سه‌بعدی می‌پردازد تا با نصب یک بازوی سری قابلیت‌های کاری یک ربات هیبرید کامل را دارا باشد. جهت بهینه‌سازی از سه دسته معیار فضای کاری، سختی سینماتیکی و حساسیت استفاده میشود. فضای کاری از روش نوینی محاسبه می‌گردد که حاصل ترکیب قیدهای جلوگیری از برخورد کابل‌ها با یکدیگر، برخورد کابل‌ها با سکوی متحرک، کنترل ناپذیری و تکین بودن ربات است. ابتدا به بررسی تقریبی نیرو و گشتاور عکس‌العمل بازوی رباتیک سری به سکوی متحرک پرداخته میشود. سپس به بهینه‌سازی چندهدفه با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی تکاملی ژنتیک جهت دستیابی به جبهه پرتو مناسب پرداخته میشود. جبهه پرتو با تقابل و مصالحه سه دسته معیار اصلی به دست می‌آید. دو ساختار مقید و معلق در شرایط کاملاً یکسان و با یک هدف واحد بهینه‌سازی و مقایسه می‌شوند. نتایج حاصل از این بهینه‌سازی نشان میدهد در ساختار معلق، انرژی مصرفی جهت حمل مجموعه به‌طور قابل‌توجهی نسبت به ساختار مقید کاهش‌یافته است. همچنین طبق نتایج شبیه‌سازی ساختار مقید، فضای کاری و مهارت بیشتری در مقایسه با ساختار معلق دارد. از این نتایج در ساخت و توسعه یک نمونه آزمایشگاهی ربات موازی-کابلی سه‌بعدی استفاده‌شده است.
مهدی زمانی فکری، مجتبی زارعی، مهدی طالع ماسوله، مجتبی یزدانی،
دوره ۱۶، شماره ۶ - ( ۶-۱۳۹۵ )
چکیده
در این مقاله ربات موازی چهار درجه آزادی چهار شاخه شبیه‌سازی میشود. ابتدا مدل ریاضی که بر اساس آن ربات موازی چهار شاخه مدل شده نشان داده‌شده و سپس بهینه‌سازی این ربات موازی بر اساس فضای کاری عاری از تکینگی سینماتیکی مرتبه دوم انجام میشود. نوآوری این مقاله در استفاده از دو الگوریتم جستجوی سراسری برای یافتن فضای کاری عاری از تکینگی است. ابتدا مسئله برای الگوریتم زنبورعسل مصنوعی حل‌شده و سپس این روش با روش هوش ازدحامی ذرات مقایسه میشود. نتایج نشان میدهد که با هر دو روش می‌توان پارامترهای طراحی ربات را به دست آورد، درحالی‌که از پیچیدگی‌هایی که از ویژگی ذاتی این نوع بهینه‌سازی است پرهیز کرد. مقایسه دو الگوریتم جستجو نشان‌دهنده آن است که روش هوش ازدحامی ذرات سریع‌تر از الگوریتم کلونی زنبورعسل عمل می‌کند. فضای جستجو برای این الگوریتم‌ها حجمی متشکل از سطحی به ابعاد ۵۰۰ mm در ۵۰۰ mmاست که در راستای عمود از ارتفاع ۵۰۰ mm تا ۱۰۰۰ mm تغییر می‌کند. همچنین از نکات مهم این مقاله دوران مجری نهایی حول محور عمود تا ۹۰ درجه چرخش است که قابلیت مهمی در ساختار و انعطاف عملکردی ربات دارد. پس از شبیه‌سازی، ربات موازی به کمک نرم‌افزار طراحی سه‌بعدی مدل میشود. درنهایت ربات موازی چهار شاخه طراحی‌شده در آزمایشگاه تعامل انسان و ربات دانشگاه تهران ساخته‌شده است.
زلفا انوری، پیام ورشوی جاغرق، مهدی طالع ماسوله،
دوره ۱۷، شماره ۴ - ( ۴-۱۳۹۶ )
چکیده
رباتهای موازی برخلاف داشتن مزیتهای بسیار، عمومأ فضای‌کاری محدودی دارند. بنابراین بدست آوردن فضای‌کاری آنها با در نظر گرفتن تداخلهای مکانیکی از اهمیت بسزایی برخوردار است. در این مقاله به بررسی هندسی تداخل مکانیکی در مکانیزم‌های موازی صفحه‌ای، شامل تداخل لینکها با یکدیگر و برخورد لینکها و سکوی متحرک با موانع، پرداخته میشود. برای این منظور، یک روش هندسی جدید بر اساس بررسی تداخل پاره خط‌ها، برای تشخیص برخوردها در فضای‌کاری مکانیزم موازی صفحه ای پیشنهاد می‌گردد. در این روش، ابتدا پیکربندی‌های ربات موازی صفحه‌ای در تمام نقاط فضای‌کاری بدست آورده میشود. سپس برخورد دو به دوی لینکها با یکدیگر و موانع، که به ترتیب با پاره خط و چندضلعی مدل شده اند، مورد بررسی قرار میگیرد. در نهایت، فضای‌کاری عاری از برخورد در یک جهتگیری خاص سکوی متحرک بدست می آید. علاوه بر آن در این مقاله نوعی شاخص برای بررسی فضای‌کاری با توجه به تداخل مکانیکی معرفی میشود. شاخص فوق دیدگاه مناسبی جهت یافتن بهترین فضای‌کاری ارائه میدهد. برای ارزیابی نتایج، این روش بر روی دو ربات موازی صفحه‌ای به نام‌های ۳RRR و ۳PRR در حالتهای کاری مختلف اجرا می‌گردد. نتایج حاصله نشان می‌دهند که نسبت فضای کاری عملی به فضای‌کاری تئوری، با افزایش زاویه سکوی متحرک در دو جهت ساعتگرد و پادساعتگرد، کاهش می‌یابد. همچنین، به علت تفاوت در تعداد لینک‌های متحرک، فضای‌کاری عاری از تداخل مکانیکی ربات موازی ۳RRR به طور معمول محدودتر از ربات موازی ۳PRR می‌باشد.
حسین عبدالهی خسروشاهی، محمد علی بادامچی زاده،
دوره ۱۸، شماره ۹ - ( ۱۰-۱۳۹۷ )
چکیده
بازوهای رباتیک صفحه‌ای برای کاربردهای روی میز کار دو بعدی استفاده گسترده‌ای دارند. در این مقاله یک مکانیزم جدید برای بازوی رباتیک صفحه‌ای ارائه شده است. مکانیزم معرفی شده علاوه بر دارا بودن مزایای هر دو دسته رباتهای سری و موازی، معایب هر دو دسته را نیز رفع نموده است. بازوی ساخته شده از یک طرف همانند بازوهای موازی دارای صلبیت، استحکام و دقت بالا و سایر ویژگی های مثبت بازوهای موازی بوده و از طرف دیگر همانند بازوهای سری به‌دلیل نداشتن نقاط تکین در داخل فضای کاری، دارای فضای کاری بزرگ و متقارن و با قابلیت حرکت پیوسته در کل فضای کاری می باشد. روابط سینماتیکی برای بازو به دست آمده و یک کنترلر مبتنی بر میکروکنترلر AVR و رایانه برای بازو معرفی شده است. نتایج حاکی از بهبود عملکرد بازو و حذف نقاط تکین از داخل فضای کاری می‌باشد.
محمد علی‌اکبری، مهران محبوب‌خواه، قادر کریمیان خسروشاهی،
دوره ۲۲، شماره ۱۰ - ( ۷-۱۴۰۱ )
چکیده
معرفی رباتهای موازی، که نسبت به رباتهای سری دارای مزایای متعددی می‌باشند، یکی از تحولات مهم صنعتی برای افزایش کارایی دستگاههای کنترل‌پذیر بوده است. ساختارهای موازی دارای ویژگیهای مناسبتری چون صلبیت بالای سیستم، سرعت حرکت بالا، خطاهای غیرانباشه و انعطافپذیری موقعیت عملگر نهایی می‌باشند. با این وجود، فضای کاری رباتهای موازی، نسبت به رباتهای سری، به دلیل وجود زنجیرههای متعدد سینماتیکی و همچنین پیچیدگیهای مربوط به کنترل ربات، با محدودیت‌هایی مواجه می‌باشد. کوچک بودن فضای کاری یکی از چالشهای اصلی رباتهای موازی می‌باشد. طراحی سکوی متحرک ربات موازی، یکی از عوامل موثر بر فضای کاری می‌باشد. ربات C۴، یک ربات موازی چهار درجه آزادی می‌باشد که بر پایه ربات سه درجه آزادی دلتا طراحی شده است. در این مقاله، به بررسی تاثیر طراحی سکوی متحرک بر فضای کاری و کارآیی ربات C۴ پرداخته شده است. پس از طراحی کلی اولیه ربات و سکوی متحرک، به بررسی چند حالت پیشنهادی برای سکوی متحرک با در نظر گرفتن پارامترهای سینماتیکی ربات و تحلیل خطای ربات پرداخته شده و با توجه به نتایج حاصل از بررسی پارامترهای سینماتیکی مربوط به فضای کاری و کارآیی ربات، یک طرح به عنوان طرح برتر انتخاب شده است.
