16596

بررسي مكانيزمها و سيستمهاي كنترلي بازوي رباتي، با در نظر گرفتن سيستم جبران گرانش

1402

دكتر مهدي نصيري سروي

/

بي شك رباتها آينده بشر را دستخوش تغييرات خواهند كرد به طوريكه قطعاً حضور آنها در فضا بهعنوان يك عنصر پيشرو در آينده نزديك الزاميخواهد بود. در اين تحقيق پژوهشي با رجوع به مراجع معتبر، در قالب سمينار كارشناسيارشد و در راستاي فعاليت در حيطه رباتهاي فضايي به بررسي مكانيزمها و سيستمهاي كنترلي بازوي رباتي با مد نظر گرفتن جبران گرانشي و اثر گرانش در فضا پرداخته شده است. بررسي و مقايسهي روشها و الگوريتمهاي مختلف در حيطه ساخت، راه اندازي و كاركرد بازوي رباتي در فضا و نيز برگزيدن و قياس مكانيزمها و سيستمهاي كنترلي موجود و طراحيشده توسط محققان سراسر دنيا در مراجع متعدد و مختلف، با در نظر گرفتن شرايط گرانشي در فضا، در راستاي پژوهشها و طراحيهاي آينده كشور، از اهداف اين پژوهش است. بازوهاي رباتي نقش مهمي در اتوماسيون صنعتي، پزشكي و فضايي دارند و به طور گستردهاي براي انجام وظايف دقيق و تكراري مورد استفاده قرار ميگيرند. بررسي مكانيزمها و سيستمهاي كنترلي بازوي رباتيك شامل مطالعه ساختارهاي مكانيكي، محركها، حسگرها، و الگوريتمهاي كنترلي است كه اين سيستمها را قادر ميسازند به طور دقيق و كارآمد عمل كنند. بازوهاي رباتي معمولاً از چندين مفصل و لينك تشكيل شدهاند كه هر كدام قابليت حركت در جهات مختلف را دارند. اين مفاصل توسط موتورهاي الكتريكي، هيدروليكي، يا پنوماتيكي تحريك ميشوند كه بسته به نيازهاي عملياتي و محيطي انتخاب ميشوند. ساختار مكانيكي بازوها بايد به گونهاي طراحي شود كه علاوه بر استحكام و دقت، وزن و حجم كمتري داشته باشد تا كارايي سيستم بهينه شود. سيستمهاي كنترلي بازوي رباتيك شامل كنترل موقعيت، سرعت، و نيرو هستند. اين سيستمها با استفاده از حسگرهاي مختلفي مانند انكودرها، ژيروسكوپها و حسگرهاي نيرو/گشتاور، اطلاعات دقيقي از وضعيت فعلي بازو به دست ميآورند و از الگوريتمهاي كنترلي مختلفي مانند ،PIDمدلسازي ديناميكي و كنترل تطبيقي براي رسيدن به موقعيت يا حركت مطلوب استفاده ميكنند. اين الگوريتمها به بازو امكان ميدهند تا در مواجهه با تغييرات محيطي و بارهاي غيرمنتظره، عملكردي پايدار و دقيق داشته باشد. يكي از چالشهاي مهم در طراحي و كنترل بازوي رباتيك، تأثير نيروي گرانش بر حركت و پايداري آن است. سيستم جبران گرانش به منظور كاهش اثرات نيروي گرانش و بهبود دقت و كارايي بازوها مورد استفاده قرار ميگيرد. اين سيستمها از تكنيكهاي مختلفي براي جبران نيروي گرانش استفاده ميكنند كه از جمله آنها ميتوان به استفاده از فنرها، تعادلكنندهها، و الگوريتمهاي نرمافزاري اشاره كرد. يكي از روشهاي معمول براي جبران گرانش، استفاده از فنرها و تعادلكنندههاي مكانيكي است كه ميتوانند نيرويي مخالف نيروي گرانش ايجاد كنند و باعث كاهش بار روي محركها شوند. اين روشها درعين سادگي و كارآمدي، در مواردي كه نياز به دقت بالا و تنظيمات پيچيده باشد، ممكن است كافي نباشند. الگوريتمهاي نرمافزاري جبران گرانش با مدلسازي دقيق ديناميك سيستم و محاسبه نيروهاي مورد نياز براي مقابله با گرانش، ميتوانند به طور مداوم و دقيق نيروي مورد نياز براي حركت بهينه بازو را تنظيم كنند. اين روشها با استفاده از اطلاعات حسگرها و مدلهاي رياضي، نيروي جبرانكننده را به صورت تطبيقي و در زمان واقعي اعمال ميكنند. تركيب مكانيزمهاي پيشرفته مكانيكي و الگوريتمهاي كنترلي هوشمند، بازوهاي رباتيك را قادر ميسازد تا با دقت و كارايي بالا در محيطهاي مختلف عمل كنند. سيستمهاي جبران گرانش نقش حياتي در بهبود عملكرد اين بازوها دارند و استفاده از تكنيكهاي تركيبي مكانيكي و نرمافزاري ميتواند بهبود قابل توجهي در پايداري و دقت حركتي آنها ايجاد كند. بررسي و توسعه بيشتر در اين حوزه ميتواند منجر به ساخت بازوهاي رباتيك با قابليتهاي پيشرفتهتر و كاربردهاي گستردهتر شود

7/3/2024 12:00:00 AM

89014

1404/09/30