بخشی از مقاله
خلاصه
این ربات جهت جابه جایی مصدوم - کاربرد پزشکی - در شرایط وجود آلودگی ویا محیط شیمیایی طراحی شده است. همچنین در بسیاری از موارد به علت شرایط محیطی نامناسب مانند آلودگیهای شیمیایی و هستهای امکان حضور انسان برای حمل و جابجایی بار وجود ندارد. در این موارد رباتها برای مقاصد گوناگون به کمک انسان میآیند - کاربرد نظامی - . بازوی 4 درجه آزادی یکی از روشهای مرسوم برای حمل مصدوم،حمل بار، نمونه برداری وتحقیق های میدانی میباشد که طراحی و ساخت این بازو موضوع اصلی این مقاله میباشد.
این مقاله که از دو قسمت تشکیل شده، طراحی، ساخت و کنترل یک بازوی مکانیکی ماهر4 درجه آزادی ارائه شده است. طراحی بازو با استفاده از نرم افزار آدامزویو و سالید ورک و سپس ساخت بدنه مکانیکی، روابط سینماتیکی تشریح می شود. در استخراج معادلات سینماتیک مستقیم از قرارداد دناویت- هارتنبرگ و در سینماتیک معکوس از یک روش عددی استفاده شده است.
هدف از اجرای این طرح، طراحی و ساخت یک بازوی رباتیک 4 درجه آزادی برای جابجایی مصدوم بدون دخالت انسان میباشد. در طراحی این بازو موارد متعددی مورد بررسی قرار گرفته خواهد شد. مواردی ازقبیل پوشش مناسب فضای کاری، ملاحظات استحکامی و جانمایی ادوات مختلف مانند پمپها و دوربینها.
مقدمه
طراحی و شبیه سازی اولیه ربات
در این قسمت به طراحی مفاهیم اولیه یک بازوی 4 درجه آزادی می پردازیم. ابتدا مفاهیم تئوریک بازو ماتریس ها مطرح خواهد شد و درادامه شبیه سازی پارامترهای مسئله در نرم افزار متلب و در انتها این بخش ابعداد حدودی لینک های بازو و محل نصب عملکردهای حرکتی که جک های الکترومکانیکی هستند بدست خواهد آمد.
اگر نقطه p یک نقطه دلخواه در فضا باشد. مختصات نقطه p با توجه به مختصات o-xyz به صورت زیر بیان می کنیم
معادله قبل تبدیل مختصات مورد نظر را از مختصات جسم صلب Xb به سیستم مختصات ثابت X مهیا میکند.
معادله - - 2 تبدیل مختصات مورد نظر را از مختصات جسم صلب Xb به سیستم مختصات ثابت X مهیا میکند.
معادله - - 3 تبدیل مختصات را از سیستم مختصات ثابت به مختصات جسم صلب بیان میکند، درست برعکس معادله - . - 2
تبدیل همگن از تبدیل همگن برای توصیف موقعیت و جهت هر لینک از اعضا که با بازوی عملگر درگیر است استفاده می کنیم.
هدف استخراج یک روش ساده برای تبدیل مختصات است. به این منظور بردارهای زیر را تعریف می کنیم :
تبدیل مختصاتی که به وسیله این معادله به دست آمده تبدیل همگن نامیده می شود. توجه داشته باشید که ماتریس A - 4×4 - هم جهت و هم موقعیت سیستم مختصات را نشان میدهد.
مدل سازی سینماتیک ربات
نام گذاری دیناویت - هارتنبرگ
این روش بر پایه ماتریس 4×4 مبین حرکت و جهت یک جسم صلب استوار است. این روش از کمترین تعداد پارامتر برای توصیف کامل ارتباط سینماتیکی استفاده میکند.
شکل-1 نام گذاری دیناویت- هارتنبرگ
شکل - 1 یک جفت لینک کنار هم، لینک i و لینک i-1 به همراه مفاصل متعلق به آنها، مفصل i-1، i و i+1 را نشان میدهد، خط HiOi در این شکل عمود مشترک محور i و 1+1 است.
