طراحی، کنترل و بهینه سازی ربات ماهی جهت عیب یابی
چکیده
طراحی، کنترل و بهینه سازی ربات ماهی جهت عیب یابی خلاصه: الهام گیری از طبیعت برای تولید محصولات رفع کننده ی نیاز های بشری همواره مورد توجه انسان بوده است. در این مقاله ابتدا به مقایسه قابلیت های انواع ربات ماهی های مقلد می پردازیم و سپس با توجه به بررسی خواص ربات ماهی ها و خواص مد نظر از تولید ربات ماهی، به طراحی مکانیزم و شیوه ی کنترل وایرلس نوعی ربات ماهی می پردازیم که برای ساخت آن از ماهی تیغه ای (knife fish) الهام گرفته ایم. کلمات کلیدی: الهام گیری از طبیعت، ماهی تیغه ای، ربات ماهی، سیستم کنترل وایرلس. مقدمه: در ساختار ونحوه ی عملکرد وسایل مقلد طبیعت از موجوداتی مانند حشرات، ماهی ها و پرندگان الگو برداری شده است. در این بین حرکت و مانور در آب از جایگاه خاصی برخوردار است. ماهی ها و بیشتر حیوانات آبزی شناگران کارامدی هستند که قابلیت قابل توجهی در مانور و حفظ تعادل دارند. حرکت ماهی ها برای تولید نیروی پیشران به دو صورت کلی انجام می گیرد: نوع اول تولید موج در باله های کناری، زیرین شکمی و پشتی کمری(median and/or paired fin, mpf) و نوع دوم تولید موج در بدن و باله دمی (body and/caudal fin, bcf) است. طی بررسی های انجام شده برای ارضاء خواسته های مد نظر ما گونه mpf برگزیده شد. همانگونه که در شکل(1) آمده است، این ربات دارای یک باله ی موجی در قسمت زیرینش است که با تولید موج سینوسی، نیروی لازم را برای پیشروی و مانور ربات فراهم می کند. در این باله از هشت سرووموتور استفاده شده است. این ربات همچنین برای تغییر جهت و عمق، از یک سیستم مکانیکی شامل دوسروو موتور استفاده می کند. شکل(1): مدل شماتیک ربات ماهی این ربات به کمک یک دسته کنترلی و توسط سیستم وایرلس، فرمانهای لازم را برای حرکت و مانور به بورد کنترلی نصب شده بر روی ربات ارسال می کند و بدین ترتیب کنترل ربات از بیرون استخر امکان پذیر می شود. در این مقاله از دو مدار برای کنترل موتورها استفاده شده است، که به کمک این مدارها توانستیم دور، سرعت و اختلاف فاز موتورهای مجاور را در شش موتور موجود در باله و همچنین دور، سرعت و جهت حرکت دو موتور کنترل جهت و عمق را از فاصله 150 متری کنترل کنیم. بهینه سازی حرکتی ربات ماهی و طراحی سیستم تصویربرداری از جمله اقدامات اساسی در ساخت این ربات ماهی است. از کاربرد های این ربات می توان به امور شناسایی و انهدام اهداف مشخص نظامی، حرکت و مانور در لوله ها و مخازن حاوی سیالات شیمیایی به منظور کنترل نشتی و عیب یابی و همچنین توانایی حمل بار با کنترل چگالی و تنظیم جهت نیروی پیشران نام برد. در پایان تحلیل های تجربی و مقایسه آن با بررسی های دیگر پژوهشگران می آید.