بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله به تحلیل و آنالیز خطا و آنالیز حساسیت روبات موازی صفحهای 3-RRP پرداخته میشود. روبات مورد مطالعه یک روبات جدید بوده و تا بحال محاسبات حرکتی و تحلیلی برای آن صورت نگرفته است، پس در ابتدا به توضیح ساختار و مشخصات روبات پرداخته و نقاط قوت و مزیتهای آن نسبت به روباتهای مشابه مورد بررسی قرار میگیرد. سپس سینماتیک معکوس روبات را مورد بررسی قرار داده و به حل آن میپردازیم.
در ادامه، شاخص حساسیت این روبات را با بدست آوردن ماتریس ژاکوبی و نوشتن معادله ژاکوبی خطا و حساسیت آن، تحلیل خواهد شد. در پایان نیز شبیه-سازی خطا و حساسیت این روبات را نسبت به پارامترهای هندسی و سینماتیکی آن در فضای کاریاش انجام میشود و مقدار تاثیر هر یک از این پارامترها بررسی میشود.
-1 مقدمه
در طراحی رباتهای موازی صفحهای، تجزیه و تحلیل سینماتیک مستقیم و معکوس موضوع مهمی میباشد و هر چقدر محاسبات سادهتر و کوتاهتر باشد و روبات دارای تکینگی کمتری باشد یک مزیت بسیار مهم میباشد. روباتهای موازی صفحه-ای با سه پا، روباتهای معروف و پرکاربردی در صنعت میباشند که معمولترین آنها روباتهای 3-RPP, 3-RRP, 3-RRR, 3-RPR, 3-PRR, 3-PRP, 3-PRR میباشد که در شکل - 1 - آورده شده است
اما چند سالی میباشد که روباتهایی با ساختار روبات مورد مطالعه معرفی شده است، روباتهایی که دو یا سه مفصل آن بر روی هم منطبق شده و اندازه یک یا دو لینک آن حذف شده است، که این ویژگی باعث شده که خطای جهتگیری مجری نهایی روبات کاهش پیدا کرده و با کیفیت بهتری در مسیر حرکت کند. دیگر ویژگی این روباتها نداشتن نقاط تکینگی به همان دلیل منطبق بوده مفاصل میباشد.
یکی از نمونههای اول این مدل از روباتها که پیشنهاد شد، روبات 3-PRP به شکل مثلث-مثلث [2] بوده است که در شکل -2 - الف - مدل سه بعدی آن آورده شده است. همانطور که مشاهده میشود پلتفرم پایه این روبات به شکل مثلث بوده و پلتفرم متحرک آن نیز به صورت مثلث میباشد، مشکلی که این روبات دارن فضای کاری کوچک این روبات و محدود بودن زاویه چرخش پلت فرم متحرک این روبات میباشد.
دیگر نمونهای که پیشنهاد شد، روبات 3-PRP به شکل ستاره-مثلث [3] بوده است که در شکل -2 - ب - نمونه طراحی حجمی آن قابل مشاهده است. در این روبات پلتفرم ثابت آن به شکل مثلث بوده و پلتفرم متحرک آن به شکل ستاره سه شاخه میباشد.
این روبات نسبت به روبات مثلث-مثلث بهینه تر شده و فضای کاری بهتری دارد اما فقط در زمانی که زاویه چرخش پلتفرم متحرک صفر باشد میتوان از تمام فضای کاری روبات استفاده کرد [4]، در غیر این صورت با چرخش پلتفرم متحرک فضای کاری روبات به مراتب کوچکتر میشود و وقتی زاویه چرخش پلتفرم روبات به 60 درجه برسد روبات دیگر فضای کاری ندارد، پس این روبات علاوه بر اینکه مشکل فضای کاری مناسب را دارد زاویه چرخش مجری نهایی آن نیز محدود است. برای روبات ستاره- مثلث در مقالههای متعددی به سینماتیک معکوس آن پرداخته شده است که بهترین روش محاسبه سینماتیک معکوس در تحلیل شده است.
حال در این مقاله طرح جدیدی از این مدل ساختار، ارائه میشود که ایرادات روباتهای قبلی را جبران کرده و روبات بهینهتری ارائه میشود. روبات مورد نظر، روبات 3-RRP میباشد که به شکل دایره- ستاره بوده که نمونه طراحی سه بعدی آن در شکل - 3 - قابل مشاهده میباشد. این روبات که مفصل محرک آن چرخشی میباشد، دارای مزیتهایی نسب به دو روبات مثلث-مثلث و ستاره-مثلث میباشد. روبات پیشنهادی در این مقاله دیگر مشکلی در محدودیت چرخش مجری نهایی ندارد، و مجری نهایی میتواند تحت هر زاویهای قرار گیرد، و دیگر مشکل محدودیت فضای کاری در این روبات نیست و میتوان از حداکثر فضای کاری در این روبات تحت هر زاویهای از مجری نهایی استفاده نمود.
شکل - 1 - معروفترین روباتهای موازی صفحهای سه پا [1]
شکل - 2 - روبات موازی صفحهای 3-PRP الف: ستاره-مثلث ب: مثلث-مثلث
شکل - 3 - نمونه طراحی حجمی از روبات 3-RRP
در طول فرآیند طراحی رباتهای موازی، تجزیه و تحلیل حساسیت عملکرد روبات نسبت به خطاهای ساخت و لقیها موضوع مهمی میباشد. حساسیت به پارامترهایی که ذاتا دارای خطای ساخت، لقی و ایراداتی میباشند، میتواند به عملکرد ضعیف ربات منجر شود. در روباتیک، تغییرات در پارامترهای هندسی ناشی از ماشینکاریها و لقی مفاصل را میتوان جبران یا تقویت نمود. به همین دلیل، مهم است که به تجزیه و تحلیل حساسیت عملکرد مجری نهایی روبات به تغییرات در پارامترهای هندسی آن پرداخت. داشتن این اطلاعات در مرحله طراحی مهندسی میتواند کمک به طراحان روبات باشد تا طراحی بهتری برای روبات انتخاب کنند که به طرح ایده آل نزدیک باشد.
