23524

مطالعه، بررسي و شبيه‌ سازي ربات‌هايHYUNDAI به منظور كاربردهاي آن در صنعت خودروسازي

ارشد

مهندسي مكانيك

1399

1399/09/05

دكتر حبيب نژاد كرايم

مكانيك

در اين پروژه به مدل‌سازي، شبيه‌سازي و پياده‌سازي برنامه‌كاري براي يك ربات مدل HS165 ساخت شركت هيونداي كشور كره‌جنوبي (كه يك ربات صنعتي با 6 درجه آزادي است) پرداخته مي‌شود؛ و با توجه به نمونه‌ي موجود از اين ربات در مرحله اول ساختار مكانيكي و الكتريكي اين ربات مورد تحليل و بررسي قرار مي‌گيرد. در مرحله دوم نوع برنامه‌نويسي و كنترل اين ربات پايش و روش برنامه‌نويسي آن شناسايي خواهد شد. در مرحله سوم نيز مدل سينماتيك و ديناميك مورد بررسي قرار گرفته و معادلات مربوطه براي ربات HS165 استخراج مي‌گردد و با توجه به معادلات بدست ‌آمده، برنامه‌اي جهت صحت ‌سنجي معادلات در نرم‌افزار متلب تهيه مي‌شود. با اجرا كردن اين برنامه‌ها در نرم‌افزارشبيه‌ سازي ربات و بر روي ربات مذكور به صورت واقعي، اقدام به صحت ‌سنجي بررسي‌هاي صورت گرفته خواهد شد. تا‌كنون مطالعات وسيعي در حوزه طراحي، كنترل و بهينه‌سازي ربات‌ها صورت پذيرفته است، ولي بيشتر اين تحقيقات به ارائه نتايج تئوري و شبيه‌ سازي كامپيوتري محدود شده‌اند. در بيشتر موارد نتايج بدست آمده تئوري و كامپيوتري تنها با نتايج حاصل از آزمايشات انجام شده در آزمايشگاه مقايسه گرديده‌اند. كه علت وجود اين امر را نيز مي‌توان ناشي از بالا بودن هزينه‌هاي ساخت ربات و يا كمبود امكانات صنعتي جهت امتحان تئوري‌ها و تحقيقات صورت گرفته دانست. همچنين مي‌بايست به اين نكته توجه شود كه اصولا محيط‌هاي صنعتي با محيط‌هاي تحقيقاتي و آزمايشي تفاوت‌هايي دارد كه در زمان واقعي استفاده از تئوري و تحقيقات صورت گرفته و عملي كردن آنها معايب اين روشها نيز نمايان مي‌گردد. لذا مي‌توان گفت نتايج حاصل از اين بررسي‌ها عملا در محيط‌هاي صنعتي كه از ربات‌هايي با برنامه‌نويسي خاص استفاده شده است زياد كاربرد نخواهند بود. در همين راستا هدف نهايي اين پروژه بهينه‌سازي برنامه‌هاي حركتي در يك ربات HS165 مي‌باشد. تا عمليات و فرايند كاري خود را با سهولت بيشتري انجام دهد و با تهيه برنامه‌هاي كاري نمونه و تست آن در سه حالت 1- نرم‌افزار متلب 2- نرم‌افزار شبيه ساز 3 – بر روي ربات واقعي صحت و ميزان دقت را بررسي نمايد. تا شناخت موجود از ربات‌ مذكور با مشاهده و مقايسه اثرتغييرات روي خروجي و شاخص‌هاي مطلوب سيستم افزايش پيدا كند.

1399/12/05

Studying the performance of HYUNDAI robots for its applications in the automotive industry

1/1/1900 12:00:00 AM

In this thesis، modeling and simulation of kinematics، dynamics، and control of the industrial manipulator Hyundai HS165 have been carried out. Numerous studies in the fields of designing، modeling، and controlling of the robots have been performed. But most of these studies are limited to theoretical results، computational simulations، and the implementation of laboratory robots. Investigation of the manipulator requires knowledge of programming، hardware، and electronic boards. Characteristics such as repeatability، the dynamic load-carrying capacity (DLCC)، and stroke have been examined. Then، the sensors and actuators used in the robot are described. The fundamentals of programming and the programming language are explained. Different simulation software is widely used because it reduces the costs and time; it provides a virtual environment to develop، test، and learn the programming of the robots. Therefore، the simulation software is introduced، and its capabilities are described. The kinematic model is obtained using the DH parameters، and the model is verified by comparing the simulation results with the experimental test. Because of the programming language of the controller، the direct movement of the end effector in a specified trajectory like a circle is not possible. In order to address this issue، the path is discretized into a limited number of points، and the end effector follows a point-to-point path. For discretizing the path، a program is developed in MATLAB، in which the output is a recognizable program for the controller. The dynamic model is derived using the Lagrange method، and neglecting deflections in the links and joints. In order to verify the model، the DLCC of the manipulator for a specified trajectory is calculated and compared to the real DLCC. The sliding mode controller (SMC) method is investigated as a robust control method. Control equations have been derived، and simulation has been carried out. In order to reduce the chattering effects، using functions such as tanh، arctan، and saturation function are suggested. The closed-loop DLCC of the manipulator is determined using the SMC method considering the error of the end-effector in addition to the motors’ saturation.

ربات صنعتي , مدلسازي و شبيه‌ سازي , كنترل و بهينه‌سازي ربات , برنامه‌نويسي و كنترل ربات

Industrial robot , Modeling and simulation , Robot control and optimization , Programming and controlling the robot