5108

06 - 465 مكانيك

طراحي و ساخت يك ربات تك‌پاي جهنده

كارشناسي

مكانيك

1393

خانميرزا

مبين خاموشي

در اين پروژه ما به طراحي و ساخت يك ربات تك‌پاي جهنده پرداخته‌ايم. به‌طوركلي فرآيند طراحي شامل سه مرحله طراحي مفهومي، طراحي مقدماتي (كلي) و طراحي تفضيلي است. در قدم اول تعريف جامعي از پروژه ارائه و الزامات و هدف طرح به‌روشني بيان گرديده است.برآورده شدن الزامات طرح بيانگر رسيدن به اهداف طراحي است. در طراحي مفهومي، روش‌ها و طرح‌هاي موجود موردبررسي قرار گرفت و سپس چارچوب كلي طرح پيشنهادي در اين پروژهارائه‌شده است. ربات پيشنهادي ما داراي سه زيرسيستم كلي پا، عملگر و كنترل است. در طراحي مفهومي، نحوه ارتباط آن‌ها با يكديگر مشخص مي‌شود و پارامترهاي مؤثر بر عملكرد هر زيرسيستم بيان مي‌گردد. با تكميل طراحي مفهومي، قدم بعدي به دست آوردن مدلي از رفتار ربات است. به همين منظور به تعيين معادلات ديناميكي ربات پرداخته‌ايم. ربات تك‌پاي جهنده داراي دو مود حركتي مختلف است كه معادلات ديناميكي حاكم بر هر مود متفاوت است. كنترل اين‌گونه سيستم‌ها به دليل ديناميك هايبريد (تلفيقي از ديناميك پيوسته و گسسته) پيچيده است. براي اجتناب از پيچيدگي بيش‌ازحد كنترل ربات، مدل ديناميكي نسبتاً ساده‌اي براي ربات در نظر گرفتيم كه درعين‌حال رفتار ربات را به‌درستي نشان مي‌دهد. مكانيزم جهش ربات پيشنهادي ما نيز جديد است و با داشتن ديناميك نسبتاً ساده، براي به‌كارگيري تكنيك‌هاي كنترلي جديد مانند كنترل هايبريد بسيار مناسب است. با داشتن معادلات ديناميكي ربات مي‌توان به طراحي كلي هر زيرسيستم پرداخت. در طراحي كلي كه پلي بين طراحي مفهومي و طراحي تفضيلي است؛ مشخصات اوليه طرح مشخص شد و پارامترهاي طراحي بهبود يافتند و نهايي شدند و اجزاي هر زيرسيستم تعيين شد. در طراحي تفضيلي يا طراحي جزئيات تمام مشخصات اجزاي زيرسيستم‌ها تعيين و درواقع اجزا نهايي شدند. در اين مرحله با چالش‌هايي از قبيل گشتاور موتورها مواجه شديم كه با صورت دادن اقدامات لازم، به‌خوبي توانستيم مسئله را حل كنيم. براي بررسي عملكرد مكانيزم، يك نمونه اوليه ساخته شد و با آزمايش، نقاط ضعف مكانيزم شناسايي و طرح بهبود يافت و درنهايت مدل نهايي ربات ارائه مي‌گردد.در اين بخش با شبيه‌سازي و ديگر روش‌ها اجزاي هر زيرسيستم مشخص مي‌شوند. با اتمام فرآيند طراحي، به شبيه‌سازي و تفسير نتايج شبيه‌سازي پرداخته‌ايم. مدل ربات در محيط سيمولينك شبيه‌سازي‌شده است كه شامل دو قسمت كلي مدل‌سازي عملگر و مدل‌سازي ربات است.

ربات تك‌پاي جهنده , شبيه‌سازي مدل در سيمولينك , معادلات ديناميكي ربات