تحلیل دینامیکی و ارتعاشی رباتهای انعطاف پذیر سه بعدی با مفاصل لولائی و کشوئی
چکیده
در این رساله مدلی برای ربات انعطاف پذیرسه بعدی ارائه شده و با استفاده از آن، معادلات سینماتیک و دینامیک استخراج گردیده اند. ربات به گونه ای مدلسازی شده که در آن ارتعاشات طولی، عرضی در دو صفحه عمود بر هم و همچنین ارتعاشات پیچشی در نظر گرفته شود. در مدل مذکور مفاصل کشوئی نیز در ساختار ربات در نظر گرفته شده است. مدلسازی با استفاده از بازوهای مجازی صلب انجام شده است به این ترتیب که حرکت ربات ترکیبی از دو حرکت صلب و الاستیک می باشد. بازوهای مجازی صلب، حرکت خود را از مفاصل و محرکهای متصل به مفاصل گرفته و تغییر مکان، سرعت و شتاب نقطه انتهائی آنها تحت تاثیر تغییر مکان الاستیک بازوی واقعی قرار می گیرد و انی تغییرات در حرکت بازوهای دیگر موثر خواهد بود. معادلات استخراج شده رفتار دینامیکی و ارتعاشاتی رباتهای انعطاف پذیر سه بعدی را بیان می کنند. شرایط مرزی این دستگاه معادلات نیز غیر خطی بوده و تابع زمان می باشند. در صورت وجود یک بازوی متصل به مفصل کشوئی در پیکره یک ربات، نمی توان معادلات دیفرانسیل را به دو بخش زمانی و مکانی تجزیه کرد زیرا فرکانسهای طبیعی و مدهای ارتعاشی تابعی از زمان خواهند بود. در این تحقیق با استفاده از تئوری اغتشاشات روش نوینی ارائه شده که بتوان با استفاده از آن معادلات ارتعاشی را به صورت پارامتری حل نمود. در این رساله نشان داده شده است که می توان مدهای ارتعاشی بازوی متصل به مفصل کشوئی را در هر لحظه با تیر یک سرگیردار معادل مدل نموده و با دقت خوبی از آن مدلها برای حل مساله استفاده کرد. برای نشان دادن نحوه کاربرد این روش، چند ربات انعطاف پذیر سه بعدی با مفاصل لولائی و کشوئی در نظر گرفته شده و معادلات دینامیکی آن با روش تئوری اغتشاشات حل شده است. با استفاده از نتایج حاصله، رباتهای مذکور شبیه سازی شده و رفتار ارتعاشی آن توسط نمودارهائی نشان داده شده است. با استفاده از maple برنامه هائی نوشته شده است که جهت استخراج و حل معادلات دینامیکی و ارتعاشی رباتها بکار می رود. این برنامه ها حتی الامکان به صورت کلی نوشته شده و کافی است که پارامترهای مربوط به یک ربات در اول برنامه وارد شود. با تغییرات جزئی در برنامه می توان آنرا برای ربات دلخواه دیگر مورد استفاده قرار داد.