18887

۱۸۸۸۷

طراحي، ساخت مكانيكي، تست و راه‌اندازي رابط گرافيكي ربات انعطاف‌پذير با مفاصل دوراني كشويي

كارشناسي ارشد

ديناميك ، ارتعاشات و كنترل

بهمن ماه ۱۳۹۶

دكتر محرم حبيب نژاد كورايم

مكانيك

چكيده در اين پايان‌نامه بواسطه¬ي استفاده از سيستم¬هاي رباتيكي در كاربردهاي گوناگون، لزوم توسعه ساختارهاي مورد نياز و با توجه به تجربه¬ي ساخت منيپولاتور 2R الاستيك در آزمايشگاه علم و صنعت ايران، طراحي، پياده¬سازي، ساخت، مدل‌سازي و شبيه‌سازي يك منيپولاتور R-P الاستيك به همراه طراحي و اجراي نرم‌افزار رابط گرافيكي آن مورد توجه قرار گرفته است، كه در اين پايان¬نامه بخش طراحي اوليه، طراحي نهايي، پروسه¬ي ساخت، شبيه‌سازي با استفاده از نرم¬افزار SimMechanics به عنوان يكي از زير قسمت¬هاي نرم¬افزار متلب و هم‌چنين طراحي رابط گرافيكي LabVIEW ارائه گرديده است. در مقايسه با تحقيقات قبلي، استفاده از مفاصل R-P با توجه به طول متغير بازو داراي پيچيدگي¬هاي مدل‌سازي و پياده‌سازي است، همچنين لزوم پياده‌سازي حركت خطي منيپولاتور با استفاده از يك مكانيزم سريع، دقيق و به صرفه از مشكلات پيش روي طراحي آن مي¬باشد كه در اين تحقيق استفاده از مكانيزم مدول خطي بواسطه¬ي گام دقيق پيچ بال اسكرو و هم‌چنين ساختار سريع و سبكي كه در مدل مينياتوري دارد، مورد توجه قرار گرفته است. اين مدول بر اساس گام پيچ بال اسكرو در مدل‌هاي مختلف ارزيابي مي‌شود؛ اما با توجه به حركت مقيد واگن و بال اسكرو، جابجايي آن به صورت گريز از مركز كه ناشي از گشتاور دوراني مفصل R مي¬باشد به نسبت مدل شبيه‌سازي شده حذف مي¬گردد. با توجه به استفاده از بازوهاي انعطاف¬پذير در ساختار اين ربات و برتري¬هاي آن بواسطه¬ي وزن كم و نسبت بار به وزن بالا كه منجر به كاهش انرژي مصرفي مي¬گردد و معايب آن كه به واسطه‌ي ارتعاشات ناشي از الاستيسيته بازو ايجاد مي-گردد، سيستم را ناپايدار مي‌نمايد. دقت مفصل كشويي خطاي ناشي از اين ارتعاشات را كاهش مي¬دهد. راه اندازي هر رباتي نيازمند يك اينترفيس مي¬باشد تا شخص كاربر بتواند از طريق رابط گرافيكي طراحي شده با ربات مورد نظر ارتباط برقرار نمايد؛ اين ارتباط عموماً از طريق كابل USB مي¬باشد. در اين زمينه از نرم¬افزار LabVIEW به علت مزاياي بسيارش و توانايي ايجاد ارتباط سريال فوق¬العاده بالاي خود مورد استفاده قرار گرفته است. در پايان، روابط بدست آمده و همچنين مدل ارائه شده در محيط فيزيكي نرم-افزار MATLAB / SimMechanics شبيه‌سازي گرديده و نتايج آن مقايسه مي‌شود. هم‌چنين نتايج تجربي بدست آمده از سيستم آزمايشگاهي نيز با نتايج حاصل از شبيه‌سازي مدل‌ تئوري سنجيده شده، كه نمودارهاي حاصل دقت مدل ارائه شده را تصديق مي¬نمايد. واژه‌هاي كليدي: سيستم آزمايشگاهيR-P، بازوي الاستيك، مفاصل دوراني – كشويي، رابط گرافيكي LabVIEW، نرم¬افزار شبيه¬ساز SimMechanics

1397/03/06

3/21/2021 12:00:00 AM

Abstract: In this thesis, by using robotic systems in various applications, the need for the required structural development and the experience of making elastic 2R manipulator in Iran University of Science and Technology Robotic Laboratory, design, implement, construct, model, and simulate an elastic RP manipulator in addition to the design and implementation of its user interface graphic software, in this thesis, the initial design, final design, construction process, simulation by using SimMechanics software as one of the subcategories of the software component of MATLAB As well as the LabVIEW graphical interface design is presented. Compared to previous research, the use of RP joints in relation to the length of the variable arm has a complexity of modeling and implementation, and also the need to implement linear motion of the manipulator using a quick, precise and cost-effective mechanism of design problems. In this study, the use of the linear guide mechanism has been taken into account through the precision of the ball screw as well as the fast and light structure of the miniature model. This modulus is evaluated based on the Lead of ball screw pattern in different models. However, due to the tangential motion of the wagon and the ball screw, its displacement due to the centrifugal fluctuation resulting from the rotational torque of the R joint, rather than the simulated model. Considering the use of flexible arms in the structure of this robot and its superiority due to low weight and high load-to-weight ratios, which leads to reduced energy consumption, as well as the disadvantages caused by vibration caused by elasticity of the arm it creates the system unstable. The precision of the reciprocating joint in linear motion, decrease the error caused by these vibrations. Setting up each robot requires an interface so that the user can communicate with the robot through a graphical interface. This connection is generally via USB cable. In this context, LabVIEW has been used for many of the benefits and the ability to create super-serial communications. Finally, the relationships obtained and the model presented in the physical environment of the MATLAB / SimMechanics software are simulated and compared. Experimental results obtained from the empirical system are also estimated by the results of the simulation of the theoretical model, which adds to the validity of the proposed model. Keywords: RP Laboratory setup, Elastic Manipulator, Revolute – Prismatic Joints, LabVIEW graphical interface, SimMechanics simulation software