28523

مدل‌سازي و شبيه سازي ربات كابلي سيار با عملگر دو مرحله اي

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك- طراحي كاربردي شاخه تخصصي ديناميك، كنترل و ارتعاشات

1395

1401/6/30

محرم حبيب نژاد كورايم

حامي تورجي زاده

دانشكده مهندسي مكانيك

ربات¬هاي موازي كابلي ويژگي¬هاي منحصر بفردي دارند و براي اهدافي چون تعمير و نگهداري در لنگرگاه¬ها و آشيانۀ هواپيماها، حمل¬ونقل، انجام عمليات جوشكاري، بازبيني خطوط لوله و راديوتلسكوپ¬ها و نظاير آنها به كار مي¬روند. امروزه ويژگي¬هايي چون وسعت فضاي كاري، قابليت مونتاژ و دمونتاژ سريع، اينرسي كم قسمت هاي متحرك و حمل¬ونقل آسان از يك¬سو، و هزينۀ ساخت و نگه¬داري اندك از سوي ديگر سبب شده است تا اين گروه از ربات¬ها مورد توجه بسيار قرار بگيرند و كاربردهاي گسترده¬اي پيدا كنند. در اين پژوهش سعي شده است تا ضمن معرفي يك ربات كابلي جديد با دوصفحه متحرك مشابه آنچه در گذشته وجود داشته است، به بهبود ساختاري طرح هاي موجود پرداخته شود. ربات معرفي شده در اين پژوهش (Mobile 15D-Robocrane ) پانزده درجه آزادي دارد؛ كه سه درجه آن ناشي از حركت صفحه پايه توسط يك ربات سيار بوده و ساير دوازده درجه آزادي آن از تحريك دوازده كابل متصل به دو صفحه متحرك ناشي مي¬شود. در اين پژوهش پس از معرفي ربات ياد شده به مدلسازي سينماتيك و ديناميك آن، هردو در مسيرهاي مستقيم و معكوس پرداخته شد؛ سپس، مسير هاي مستقيم و معكوس مقايسه گرديد و از انطباق آنها اطمينان حاصل شد. مدلسازي ديناميك ربات با استفاده از روش لاگرانژ انجام شد؛ و ضرايب لاگرانژ با استفاده از ماتريس پوچي و ژاكوبين حذف گرديد. تمامي شبيه سازي ها در محيط نرم افزار MATLAB صورت گرفته و كارايي مدلسازي انجام شده به اثبات رسيد. به منظور راستي آزمايي مدلسازي رياضي انجام شده، مدلي از ربات مورد پژوهش در محيط Simscape Multibody از نرم افزار Matlab پياده سازي گرديد. براي اين منظور از رابط كاربري Matlab و Solidworks استفاده شد؛ پيش از همه، مدل سه بعدي ربات Robocrane در نرم افزار Solidworks پياده سازي گرديد؛ سپس، مدل سه بعدي ياد شده به محيط Simscape وارد شده و ويژگي كابل به آن افزوده شد.

1402/04/21

Modeling and simulation of a Novel Mobile Cable Robot with Dual Stage End-Effector

9/21/2023 12:00:00 AM

In this research, a new mobile cable robot with two moving platforms is designed and modeled which has a wide dynamic translational and rotational workspace for heavy and accurate product transportation. Today, it is desired to improve the cranes to achieve the highest stability and accuracy while heavier loads could be transported within the wider dexterous workspace. Considering the fact that the traditional cable robots are stationary, their related translational workspace are limited while, the corresponding rotational range of the end-effector is also bounded due to positive tensile force limitation of the cables. Here, the cable robot is mounted on a mobile chassis to increase its translational workspace, while its end-effector is promoted to dual stage, to improve its rotational movement. The proposed robot has fifteen degrees of freedom (DOFs) including three degrees of freedom related to the mobile chassis of the robot, and twelve degrees of freedom corresponding to the two engaged moving platforms. Kinematics and kinetics of the proposed robot is extracted using Lagrange approach. The correctness of the modeling is approved by the aid of some simulation in MATLAB and comparing the results with SimScape. Also In order to show the efficiency of the mentioned improvement on the workspace of the robot, a comparative simulation study is performed between the traditional stationary cable robot and the proposed moving one. It is shown that using the proposed novel parallel robot, it is possible to carry any load between two points within a wide workspace and with a high accuracy.

ربات موازي كابلي , دو صفحه متحرك , مدلسازي , روش لاگرانژ

cable parallel robot , Dual stage end-effector , modeling , Lagrange method

Amir Hossein Seif

Dr. Moharam Habibnezhad