تحلیل دینامیکی و حساسیت سینماتیکی ربات موازی کروی سه درجه آزادی

موضوع پایان نامه کارشناسی ارشد سید مجتبی سید موسوی تحلیل دینامیکی و حساسیت سینماتیکی ربات موازی کروی سه درجه آزادی است. برای مطالعه دینامیک ربات ابتدا به بررسی و محاسبه سینماتیک ربات پرداخته شده است. در تحلیل سینماتیک، از تئوری پیچه برای دست آوردن مشتقات اول و دوم حرکت (سرعت و شتاب) و ماتریس‌های ژاکوبین ورودی- خروجی استفاده شده است . استفاده از تئوری پیچه موجب ساده‌تر شدن محاسبات و همچنین دست‌یابی به فرم بسته معادلات به خصوص در مشتقات دوم حرکت شده است. در تحلیل دینامیکی با توجه به بیشینه‌مقید بودن ربات از روش کار مجازی استفاده شده است، چرا که با استفاده از این روش نیازی به تحلیل و محاسبه نیرو‌های داخلی لینکها و اجزای ربات نمی‌باشد. سپس مدل ارائه‌شده با این روش با استفاده از کتابخانه SimMechanics نرم‌افزار Matlab راستی‌آزمایی شده است. در گام بعد با خطی‌سازی مدل دینامیکی بر حسب پارامترهای اینرسی و محاسبه ماتریس دینامیکی سیستم، پارامترهای اینرسی پایه استخراج شده‌اند. در واقع نشان داده شده است که دسته‌ای از پارامترها تأثیری بر روی دینامیک سیستم ندارند و برخی از پارامترها نیز با یکدیگر رابطه خطی دارند. با حذف پارامترهای بی‌تأثیر و دسته‌بندی سایر پارامترها، حجم محاسبات و در نتیجه آن زمان حل معادلات دینامیک معکوس ربات تا حد زیادی کاهش یافته است.
در گام بعد خطای مجری نهایی ناشی از لقی در مفاصل ربات مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور مدلی برای بدست آوردن خطای مجری نهایی ربات‌های موازی پیشنهاد شده است که به یک مسئله بهینه‌سازی محدب انجامید. با استفاده از این مدل دو ربات با ساختار نابیشینه‌مقید با ربات موازی کروی بیشینه‌مقید مقایسه شده است و نتایج نشان داده‌اند که در صورت استفاده از مفاصل با لقی مناسب، ربات‌های نابیشینه‌مقید نیز می‌توانند دقتی در حد ربات‌ بیشینه‌مقید ارائه دهند. در پایان نیز مقایسه‌ای بین شاخص‌های عملکردی سینماتیکی- استاتیکی معمول و دقت محاسبه‌شده با این مدل صورت گرفته است و نشان داده شده است که شاخص حساسیت سینماتیکی σ_(∞,2) بیشترین مطابقت را با دقت ربات دارد.
پس از اینکه ربات مورد مطالعه به صورت کامل مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت، نوبت به مرحله طراحی و ساخت یک نمونه اولیه از آن رسید. بدین منظور ربات در نرم افزار کتیا طراحی و مدل شد. سپس تحلیلهای مورد نظر در سیمولینک نرم افزار Matlab صورت گرفت و پس از بررسی نهایی، قطعات ساخته و اسمبل شدند.
با در دسترس بودن پروتوتایپ ربات، به منظور اعتبار سنجی مدل دینامیکی بدست آمده و همچنین مدل دینامیکی کاهش یافته، آزمایشات متعددی صورت گرفت.در نهایت مقایسه و انطباق گشتاور بدست آمده حاصل از مدل دینامیکی و گشتاور اعمالی از سوی موتورها، اعتبار مدل دینامیکی بدست آمده را اثبات نمود.
منبع پایان نامه

کلمات کلیدی: