پایان نامه درباره ساختار فضایی و انعطاف پذیری

دانلود پایان نامه

١-٢-۴- دسته بندی از نظر هندسی
در این روش روبات ها با توجه به ساختار فضایی شان دسته بندی می گردند. بر این اساس به روباتی که ازساختار فضایی آن یک زنجیر باز بسازد، روبات سریال و به روباتی که از زنجیرهای
بسته تشکیل شده باشد، روبات موازی می گویند.
١-٢-۵- روبات های سریال و موازی
ساختار روبات های سریال، ساختار سینماتیکی مستقیم نام دارد که از به هم پیوستن تعدادی (حداقل دو عدد) بازو که در میان آن ها مفصل ها (چرخشی،‌کروی یا رفت و برگشتی) قرار دارند،‌ تشکیل شده است. حدود ٪٩٩ از روبات های فعال در صنایع دنیا از همین نوع سریال می باشند. دلایل اصلی این کاربرد وسیع از روبات های سریال، اول فضای کاری وسیع آن ها نسبت به فضای اشغال شده توسط خود روبات و دوم امکان طراحی ساده و مفید آنهاست. به طور مثال به سادگی می توان در روبات های سریال زاویه و مکان لینک آخر را مستقل از هم کنترل کرد. علیرغم این مزایا روبات های سریال ماتریس سختی کمی دارند و برای جبران این نقیصه می بایست از لینک های سنگین و سخت استفاده کرد تا به استحکام مورد نظر برسند که این خود موجب افزایش قیمت ساخت می گردد. روبات های سنگین تر به موتورهای قوی تری نیازمندند که هزینه ساخت و کنترل را بالا می برند.
در مقابل در روبات های موازی، ساختار فضایی بسته است (شکل ١-۵). در این ساختار بازوها و مفاصل به صورت زنجیره ای پشت سر هم قرار ندارند و می توانند در قالب زنجیرهایی مجزا که ابتدا و انتهایشان به صفحات مشخصی متصل است، قرار گیرند. در روبات های موازی محرک ها شامل موتورها و یا جک ها اغلب نزدیک (روبات استوارت) و یا بر روی پایه روبات (روبات هگزا) نصب می شوند و در نتیجه به دلیل اینکه موتورها در نقاط مفاصل گسترده نمی-
شوند، در نتیجه ماتریس جرم آن کاهش می یابد.
شکل ١-۵- روبات موازی استوارت-گاف ]٣١ [
این امر موجب می گردد که روبات های موازی با موتورهای یکسان نسبت به روباتهای سریال به دامنه گسترده تری از شتاب و سرعت برسند. از همین رو، می بینیم که بیشترین کاربرد روبات های موازی در شبیه ساز پرواز و دستگاه های برداشت-نصب بسیار سریع است.
ویژگی دیگری که روبات های موازی را مورد توجه می سازد، دقت بالاتر آن ها نسبت به روبات های سریال است. می دانیم که در روبات های سریال خطای بازوهای متوالی (ناشی از خطای زاویه سنج ها و یا لقی گیربکس) با هم جمع شده و نهایتاً با توجه به طول بازوها خطای بزرگی را در مکان گیره روبات به وجود می آورند.
در روبات های موازی به دلیل تشکیل حلقه های هندسی و استقلال حرکتی بیشتر بازوها نسبت به یکدیگر، برخلاف روباتهای سریال،‌ خطای بازوها میانگین گیری می گردد. همین امر آنها را گزینه مناسبی برای کارهای بیمارستانی ساخته است (شکل ١-۶). به عبارتی از میان دو روبات سریال و موازی که با هزینه یکسانی ساخته شوند، روبات موازی توانایی حرکت در ابعاد کوچکتری را خواهد داشت. این امر روبات های موازی را دستگاه مناسبی برای فرزکاری دقیق و یا روبات های مورد کاربرد در جراحی ساخته است. البته باید در نظر داشت که این دقت تنها به شرط ساخت و نصب دقیق قطعات قابل دستیابی بوده و در غیر اینصورت این مزیت تئوریک روبات های موازی بر سریال به دلیل نصب غیر دقیق مفاصل و سایر اجزا رنگ خواهد باخت.
شکل ١-۶- دستگاه تنفس مصنوعی، دانشگاه ماکئو چین، سال ٢٠٠٧] ٣١[
در طبقه بندی عملکرد روبات ها سه معیار اصلی زیر جهت بررسی کیفیت کار انواع روبات وجود دارد.
١- دقت روبات در طی کردن مسیر و رسیدن به مقصد.
٢- سرعت روبات در رسیدن به هدف مورد نظر.
٣- نسبت میزان بار قابل حمل توسط روبات به وزن خود روبات.
این خصوصیات معمولاً به صورت همزمان قابل دسترسی نیستند. از این رو در طراحی یک روبات بایستی در حد امکان بین فضای کاری و عملکرد مورد نظر روبات یک توزان برقرار کرد. دقت یک روبات از سه دیدگاه اصلی زیر قابل بررسی است.
١- تکرارپذیری یعنی توانایی رسیدن به یک هدف مشخص از نقاط شروع متفاوت با کمترین خطا در دفعات گوناگون.
٢- دقت مطلق که عبارت است از رسیدن به هدف معین با دقت مورد نظر.دقت مطلق انعطاف پذیری بازوها و مفاصل روبات و کیفیت تحقق شروط هندسی (مانند متعامد یا موازی بودن دو محور متوالی) ارتباط دارد.
٣- توان تفکیک که به معنی توانایی انجام کوچکترین حرکت در رسیدن به هدف می- باشد.
در خصوصیات دقتی، روبات های موازی عملکرد بهتری نسبت به روباتهای سریال دارند. در جدول شماره ١-١ این خصوصیات در برخی از روبات های سریال آمده اند.
جدول شماره ی١-١- مشخصات عملکرد برخی از روبات های سریال
نسبت بار به جرم
جرم (Kg)