پایان نامه درباره صنایع غذایی و کنترل حرکت

دانلود پایان نامه

آنچه دستگاه اریک گاف را متفاوت می ساخت نحوه جایگیری جک های هیدورلیک آن بود. او برای دستیابی به بیشترین فضای کاری برای دستگاه خود شش جک هیدورلیک را به صورت متقارن و به نحوی که در فضا یک هشت وجهی می ساختند،‌ قرار داد. صفحه انتهایی روبات گاف شش درجه آزادی، با تونایی تحمل بار بسیار زیاد و البته با فضای کاری کم داشت. دستگاه مورد نظر وی در سال ١٩۵٠ ساخته شد و در سال ١٩۵۴ به بهره برداری صنعتی رسید و ده سال بعد دستگاه او به کنترلرهای دیجیتال دقیق تر مجهز شد (شکل ١-١٠).
شکل ١0-١- روبات گاف، ١٩۵۴، راست نمونه جدید روبات گاف، سال ٢٠٠٠ کارخانجات چوب دانلوپ ]٣١[
گاف در سال ١٩۶٧ دکترای افتخاری خود را به دلیل تحت تاثیر قرار دادن صنعت با اختراع خود از دانشگاه لندن دریافت کرد و روباتش بعنوان دستگاه استاندارد جهانی تست ارابه هواپیما پذیرفته شد. پنج سال بعد اریک گاف در سال ١٩٧٣ زمانی که تعداد زیادی از روباتش در جهان ساخته شده و یا در حال ساخت بود، چشم از جهان فرو بست. روبات وی اکنون در موزه ملی دانش و صنعت بریتانیا نگهداری می شود.
در سال ١٩۶۵ مقاله جنجالی استوارت که در آن یک شبیه ساز پرواز شش درجه آزادی طراحی شده بود، منتشر شد. گاف با اعتراض به استوارت به وی یادآور شد که طرح او همان دستگاه تست چرخ می باشد و طرح جدیدی ارائه نشده است. علی رغم مسایل پیش آمده مقاله وی راه جدیدی در پردازش سینماتیک سازه های موازی در محافل علمی و دانشگاهی گشود (شکل ١-١١).
شکل ١-١١- طرح استوارت برای شبیه ساز پرواز، سال ١٩۶۵] ٣١[
پیش از طرح شبیه ساز پرواز استوارت در سال ١٩۶٢ موسسه فرانکلین از کارمند خود کلاوس کاپل خواست تا دستگاه هفت درجه آزادی تست لرزش MAST خود را بهبود بخشد. درجه اضافی این شبیه ساز برای کاهش نیروهای عکس العمل در جکهای هیدرولیک بود، اما طرح را بسیار پیچیده و ناکارآمد ساخته بود و عاقبت همین درجه آزادی اضافی موجب شکستن صفحه انتهایی دستگاه گردید. این همه باعث شد تا کلاوس کاپل به ایده یک شبیه ساز شش-پای هشت وجهی بیندیشد. او این طرح را بعنوان اختراع در حالی که چیزی از دستگاه اریک گاف نمی دانست، در آمریکا به ثبت رساند. دستگاه وی توسط شرکت سیکورسکی برای استفاده به عنوان اولین شبیه ساز پرواز هلی کوپتر به کار گرفته شد (شکل ١-١2).
شکل ١-١2- اولین شبیه ساز پرواز بر پایه یک روبات شش پای موازی، دهه ١٩۶٠]٣١[
در دهه ١٩٨٠ ریموند کلاول ایده جالب استفاده از متوازی الاضلاع را برای ساخت روبات های موازی با سه درجه آزادی جابجایی فضایی و یک درجه آزادی چرخشی مطرح کرد. او روبات موازی دلتا را بعنوان یکی از موفق ترین طراحی های روبات موازی در قرن بیستم به نام خود ثبت کرد. روباتی که صدها عدد از آن تا سال ٢٠٠٠ در کارخانه های مختلف به عنوان دستگاه تراش و یا دستگاه برداشت-نصب سریع در خطوط تولید مورد استفاده قرار گرفتند. تنها طی شش سال شرکت دماروکس پانصد عدد از این روبات را فروخت (شکل ١-١3).
شکل ١-١3- طرح روبات دلتا ]٣١[
در ساختار متوازی الاضلاع زاویه لینک خروجی نسبت به لینک ورودی ثابت می ماند. استفاده از سه متوازی الاضلاع سه درجه آزادی زاویه صفحه خروجی را ثابت می کند. سه لینک ورودی هر متوازی الاضلاع توسط یک موتور برق مستقیم و یا متناوب کنترل می شود. پای چهارم در شکل بالا که با شماره ١۴ نمایش داده شده است، برای انتقال حرکت چرخشی از یک موتور (شماره ١١) به گیره شماره ٩ است و کاربردی در حرکت روبات ندارد. با توجه به اینکه در این سازه کلیه موتورها بر روی پایه روبات نصب شده اند و وزن آنها بر خلاف روبات های سریال تاثیری در دینامیک مساله نمی گذارد، شتاب روبات دلتا در آزمایشگاه به پنجاه برابر شتاب گرانش و در کارخانجات صنعتی به دوازده برابر شتاب گرانش زمین رسیده است. این شتاب زیاد باعث استفاده از روبات دلتا بعنوان دستگاه برداشت-نصب سریع برای اجسام از (gr)١٠ تا (kg)١ در فضای استوانه ای با شعاع (m) ١ و ارتفاع (m)٢/٠ شده است. شرکت ABB یک مدل روبات دلتا مجهز به پمپ مکش برای جا به جا کردن سریع اشیا ساخت و به بازار عرصه کرد (شکل ١-١۴).
شکل١-١۴- روبات دلتا جهت برداشت وگذاشت سریع، محصول کارخانجات ABB ]٣١[
این مدل با سرعت (m/s) ١٠ و شتاب (ms2) ١٠٠ حرکت می کرد و می توانست در هر دقیقه ١۵٠ عمل برداشت و گذاشت اجسام را انجام دهد. این مدل از روبات دلتا در صنایع غذایی، دارویی و الکترونیک مورد استفاده قرار گرفت. همچنین شرکت رنو از این روبات بعنوان دستگاه فرز استفاده نمود و آن را به بازار عرضه کرد (شکل ١-١۵).
شکل ١-١۵- راست روبات فرزکار دلتا، چپ روبات برداشت و نصب سریع، محصول کارخانجات هیتاچی ]٣١[
شکل ١-١6- طرح روبات هگزا]٣١[
در سال ١٩٨٣ ارل روشی را جهت معرفی و طراحی ساختارهای گوناگون روبات های موازی ارائه داد و در سال ١٩٨٧ مرلت مدل های متفاوت و متنوع روبات های موازی را به صورت طرح های نظری معرفی کرد. طبق نظر او حدود یکصد ترکیب برای روباتهای موازی قابل طراحی است که البته در عمل تعداد کمی از آنها ساخته شده اند.
در سال ١٩٩١ فرانسیس پیروت طرحی جدید از یک روبات شش درجه آزادی با نام روبات هگزا را در مقاله ای با عنوان «هگزا: یک روبات شش درجه آزادی سریع موازی» ارائه کرد. ایده روبات هگزا بر اصول روبات دلتا بنا شده بود، یک روبات سریع با موتورهای نصب شده بر روی پایه روبات منتهی با شش درجه آزادی (شکل ١-١6).
این روبات می توانست در صورت لزوم با هماهنگ کار کردن دو به دوی بازوهایش به یک روبات دلتا تبدیل شود و در صورت نیاز سه درجه آزادی بیشتر را نیز نسبت به روبات دلتا در فضای کاری اش تأمین کند.
١-٢-۵-٢- روبات موازی هگزا
ساختمان روبات هگزا از اجزای زیر تشکیل شده است.
شش پای هم شکل که هر کدام شامل یک بازو و یک میله می باشد که به شکل متقارن نصب شده اند. بازو از طریق یک مفصل چرخشی ساده به جعبه دنده و موتور و از طریق یک مفصل کروی (این مفصل می تواند از نوع چارشاخ نیز باشد) به بازوی دوم متصل می شود. انتهای بازوی دوم توسط یک مفصل کروی به صفحه متحرک وصل می گردد.
صفحه انتهایی با شش درجه آزادی که کنترل حرکت آن در فضا مد نظر است.
شش موتور بعنوان شش درجه آزادی صفحه متحرک که بر روی پایه روبات ثابت شده اند.
چنانچه در روبات هگزا جفت-پاهای نزدیک به هم حرکات یکسانی را انجام دهند، روبات هگزا همانند روبات دلتا عمل خواهد کرد. روبات هگزا علاوه بر محاسن روبات دلتا نظیر حرکت سریع و پرشتاب و دقیق، مزیت توانایی انجام حرکات با شش درجه آزادی را نسبت به آن داراست که از نیازهای کارخانجات صنعتی و محیط های پزشکی است.
روبات هگزا به خاطر سرعت و دقت بالا کاربردهای گوناگونی از جمله جابجایی قطعات صنعتی و قرار دادن آنها در نقاط مورد نظر با سرعت بالا و یا با نصب وسایل گوناگون بر روی گیره آن در صیقل دادن، برش، تراش و سوراخ کردن اجسام دارد. از اینرو تحقیقات بر روی آن جهت استفاده در صنایع همچنان ادامه دارد. برخی خصوصیات مهم روبات موازی هگزا به شرح زیر است.