طراحی و پیاده سازی آزمایشگاه مجازی به وسیله واسط لامسه ای
چکیده
هدف نهایی این پایان نامه طراحی و ساخت مجموعه آزمایش های مجازی در زمینه های مهندسی مکانیک می باشد که در آن ها علاوه بر درگیر نمودن حس بینایی و شنوایی، با استفاده از حس لامسه و دادن بازخوردهای نیرویی به کاربر امکان تجربه و درک مفاهیم دروس مهندسی و پدیده های فیزیکی فراهم گردد. آزمایش هایی مانند سیستم جرم و فنر و دمپر، برخورد و آونگ به عنوان نمونه ارائه می گردد. با استفاده از یک واسط لامسه ای بدیع و به کارگیری ابزارهای سیمولینک و جعبه ابزار واقعیت مجازی نرم افزار متلب، زبان مدل سازی واقعیت مجازی (virtual reality modeling language) و کد های c++، اولین آزمایشگاه مجازی تعاملی- لامسه ای ایران تشریح گردیده است. معادلات سینماتیکی و سینتیکی واسط لامسه ای حل شده و نقاط تکین آن به دست آمده است و به کمک حل معادلات دینامیکی ربات، نیروی اِعمالی توسط موتورها برای ایجاد نیروی مورد نظر در مجری نهاییِ واسط لامسه ای استخراج گشته است. کنترل واسط لامسهای با استفاده از روش کنترل امپدانس حلقه باز با موفقیت انجام پذیرفته است. در سیستم کنترل امپدانسی، از دو کنترلر متفاوت برای حرکات آزاد و مقید ربات استفاده شده است. محیط گرافیکی و نیروهای واسط لامسه ای به صورت بلادرنگ به هنگام می شوند و در پایان، کاربر با استفاده از نتایج و تجربیات آزمایش، گزارش آزمایش خود را تنظیم می کند. پایداری رباتِ واسط لامسه ای در اِعمال نیروهای مطلوب به کاربر با به کارگیری روش کنترلرِ جبران ساز انرژی و تصحیح نیروی نمونه ی بعدی، بهبود یافته و به این وسیله حداکثر امپدانس پایدارِ محیط مجازی افزایش یافته است.