انواع مفصل در روبات ها

انواع مفصل در روبات ها

اسلاید 1: به نام يكتا مهندس گيتي

اسلاید 2: انواع مفصل در روبات ها تدوين:مهدي قاسمي استاد راهنما:مهندس حسين زاده

اسلاید 3: مكانيزم ربات هادر اين ارائه يك نگاه كلي به انواع مختلف مكانيزم هاي بكار گرفته شده جهت توليد حركت در ربات خواهيم داشت و به معرفي تعدادي از طبقه بندي ساختارهاي مكانيزم ربات مي پردازيم.Robot Mechanisms

اسلاید 4: مفصل هاي نخستين و زنجيره اتصالاتمكانيزم يك ربات شامل سيستم بدنه چند قسمتي و متعدد است كه به يكديگر متصل گرديده اند. ما در شروع، هر قسمت از بدنه را صلب در نظر گرفته و از الاستيسيته و تغيير شكل در اثر بارها چشم پوشي مي كنيم. هر جسم صلبي كه در مكانيزم رباط بكار مي رود لينك يا رابط ناميده مي شود و مجموعه يا تركيب لينك ها را بصورت اتصالات مي شناسيم.مسئله اساسي در مورد لينك ها چگونگي جفت شدن و اتصال آنها با يكديگر است. Joint Primitives and Serial Linkages

اسلاید 5: دو نوع اتصال قديمي كه بين دو لينك وجود دارد در شكل زير نشان داده شده است. اولي مفصل prismatic يا (منشوري) است و درجايي مورد استفاده قرار مي گيرد كه دو رابط در طول يك محور ثابت حركت انتقالي دارند. بعبارت ديگر يك لينك (رابط) در طول يك خط مستقيم بر روي لينك ريگر مي لغزد. به همين دليل آنها را مفصل هاي لغزشي مي نامند. نوع دوم از مفصل هاي نخستين، مفصل چرخشي مي باشد بگونه اي كه لينك ها (رابط ها) به دور محوري ثابت مي گردند. اين نوع مفصل، با نام هاي مفصل لولايي،حلقه اي و يا چرخشي معروف هستند.Primitive joint types: (a) a prismatic joint and (b) a revolute joint با تركيب اين دو نوع مفصل ساده، مي توانيم مكانيزم هاي بسيار مفيدي براي حركت رباتها بسازيم. اين دو نوع مفصل براي ساخت بسيار ساده بوده و به خوبي ميتوان در طراحي مهندسي از آنها بهره گرفت. اكثر ربات ها كه تا كنون ساخته شده اند داراي تركيبي از اين دو نوع مفصل هستند.

اسلاید 6: سيستم هاي مختصات در مكانيزم ربات هايكي از ملزومات كاربردي اساسي در سيستم ربات معين ساختن موقعيت قطعه نهايي مؤثر يا به عبارتي دست، پا، يا هر قطعه ديگر از بدنه كه در فضاي سه بعدي وظيفه اي را انجام مي دهد. اگر سازة متحركي مانند مكانيزم ربات نسبت به يك سيستم مختصات سنجيده شود، ملزومات موقعيت يابي را برآمرده مي سازد.

اسلاید 7: در ادامه سه نوع از ساختارهاي بازوي ربات متناظر با مختصات كارتزين، استوانه اي و كروي نشان داده شده است. Cartesian coordinate robot

اسلاید 8: Cylindrical coordinate robot

اسلاید 9: Spherical coordinate robot.

اسلاید 10: راه هاي مختلفي جهت تعيين موقعيت قطعه مؤثر نهايي (END-EFFECTOR)در فضاي سه بعدي وجود دارد. شكل هايي كه در ادامه آورده شده است، سه نوع ساختار متحرك ديگر نشان داده شده كه قطعه مؤثر نهايي ربات را در فضاي سه بعدي موقعيت دهي نمايد. اگر چه اين مكانيزم ها قابل قياس با سيستم هاي مختصات معمول نيستند، اما قابليت موقعيت دهي END-EFFECTOR را در فضا دارند و داراي خصوصيات بارز و مطلوب جهت اموري خاص مي باشند. يكي از آنها كه منسوب به ربات SCALAR است از دو مفصل چرخشي و يك مفصل منشوري تشكيل شده است. ساختار اين ربات به طور اخص در سيستم هاي توليدي مونتاژ اتوماسيون مطلوب مي باشد چرا كه داراي فضاي كاري در راستاي محور افقي و محور عمودي بصورت مستقل بود و براي الحاق قطعات مناسب است. SCALAR type robot.

اسلاید 11: نوع دوم، ربات مفصلي articulated) ) يا رباط زانويي elbow ناميده مي شود كه از سه مفصل چرخشي شبيه به بازوي انسان تشكيل شده است. اين نوع از ربات از درجات انعطاف و تطبيق پذيري بالايي برخوردار مي باشد. نوع سوم از سازه هاي متحرك بغير از داشتن سه مفصل پيچشي از قسمت تعادلي (بالانس) نيز برخوردارند. وزنه تعادل پشت زانويي اثر جرم بار وارده را از روي هر سه مفصل حذف مي نمايد. ينابراين گشتاور توليدشده مورد نياز توسط محرك ها (actuators) كاپش مي يابد. اين ساختار در ربات هاي direct-drive كه فاقد چرخ دنده كاهنده مي باشند كاربرد داشته است.Articulated robot نكته مورد توجه در خصوص ساختار ربات هاي مذكور اسن است كه از اتصالات مسلسل (serial connection) از مفاصل ابتدايي ساخته شده اند. در اين مكانيزم سيستم مختصات در هر مفصل تعميم مي يابد كه اين امر سبب سهولت در تحليل و كنترل مكانيزم ربات ميگردد.

اسلاید 12: لينك هاي موازيمفصل هاي ابتدايي مي توانند به خوبي در يك مجموعه بصورت موازي قرار گيرند. در شكل نمونه اي از مكانيزم لينك موازي نشان داده شده است. اين اهرم بندي شامل پنج لينك به انضمام يك لينك پايه (Base Link) كه بوسيله پنج مفصل بيكديگر متصل گشته اند.همانطور كه نمايش داده شده اهرم بندي اين بازو ها در نقطه اي خاص بيكديگر متصل گرديده اند.مثل نقطه A در شكل.نكته مهم اين است كه چرخه بسته سينماتيكي بوسيله پنج لينك شكل گرفته است و در نتيجه دو لينك بازويي كه با يكديگر بصورت سري قرار مي گيرند بايستي از يك قيد هندسي معين مطابعت نمايند.همانطور كه در شكل مشخص است اگر زاويه دو فصل از پنج مفصل معين باشد، موقعيت (End-Effector) تعيين ميگردد.بطور مثال اگر دو زاوية مربوط به مفاصل 1 و 3 در مشخص شده باشند، پس از آن موقعيت باقي لينك ها نيز معين مي گردد. با حركت دادن دو مفصل 1 و 3بوسيله دو محرك، ما مي توانيم (End-Effector) را در صفحه قائم به حركت درآوريم.اين نكته را بايد در نظر داشت كه اگر از بيش از دو مفصل توسط محرك هاي مستقل تحريگ شوند، در چرخه سينماتيكي بسته بين سه محرك برخورد خواهيم داشت. سه مفصل از پنج مفصل نقش انفعالي دارند، بگو نهاي كه آزادانه مي چرخند.بايستي تنها دو مفصل فعال بوده و بوسيله دو محرك مستقل به حركت درآيند.Parallel Linkages

اسلاید 13: Five-bar-link parallel link robot

اسلاید 14: در شكل مكانيزم Stewart نشان داده شده است كه شامل يك صفحه متحرك و يك صفحه ثابت است و شش جك انتقال نيرو به صفحه متحرك و صفحه ثابت متصل هستند. موقيت و جهت صفحه متحرك بوسيله شش محرك مستقل انجام مي گيرد. نيروي ايجاد حركت در صفحه متحرك توسط ششبازو تأمين مي گردد.بنابراين ظرفيت بار عموما بالابوده و پاسخ ديناميكي براي اين نوع از مكانيزم ربات ها بسيار سريع مي باشد. بايد توجه داشت كه اگر چه در اين مكانيزم از مفصل كروي استفاده شده است ولي ما مي توانيم مفاصل ساده تري را نيز در بگيريم. Stewart mechanism Stewart mechanism parallel-link robot

اسلاید 15: با تشكر از حوصله شما