بخشی از مقاله
خلاصه
روبات ها با برخورداری از حسگرهای مختلف آزمایشهای علمی را ساده تر کردهاند. هنگام دور زدن وسایل نقلیه چرخدار، تمام چرخها حول یک مرکز واحد دوران میکنند. بهترین وضعیت قرارگیری چرخها در امتدادی است که عمود بر شعاع دوران واقع شوند، ضمن اینکه مرکز دوران مطلوب راننده را تأمین نمایند. ساز وکارهای موجود در زمینهای صلب و برای وسایل نقلیه جادهای عملکرد بهینه دارند، لیکن وسایل نقلیه برونجادهای و شرایط لغزنده، ساز وکارهای هوشمندی را میطلبند که زاویه هر یک از چرخهای هادی را به طور بهینه تنظیم نمایند.
در این صورت علاوه بر افزایش فرمانپذیری و قابلیت کنترل و سیله نقلیه، از ا ستهلاک چرخها و نیروی جانبی وارد برآنها، که غالباً یک نیروی غیر فعال بوده و موجب اتلاف توان وسیله نقلیه است، کاسته میشود. در این تحقیق زاویه بهینه چرخهای هادی یک وسیله نقلیه چهارچرخ و رابطه بهینه بین آنها، با رویکرد کاهش لغزش جانبی تایر هنگام دور زدن با شعاعهای مختلف بر روی خاک زراعی و آسفالت به کمک روش سطح پاسخ به دست آمد.
جهت استخراج این رابطه، وسیله نقلیه مذکور به سامانههای اندازهگیری زاویه فرمان چرخ های هادی، سرعت دوران چرخها، نیروهای وارد بر تایرها و سامانه تعیین موقعیت دقیق، مجهز شد. این و سیله نقلیه چهار چرخ، دارای دو چرخ هادی در جلو و دو چرخ محرک در عقب بوده و از راه دور و بدون سرنشین قابل کنترل میباشد تا تغییر شرایط راننده، در شرایط دینامیکی وسیله نقلیه اختلال ایجاد نکند. به کمک سامانههای اندازهگیری نصب شده بر وسیله نقلیه امکان تعیین رابطه بین تایر و سطح اتکای آن فراهم میشد.
.1 مقدمه
امروزه با پیشرفت الکترونیک و صنایع وابسته، علوم روباتیک پیشرفت چشم گیری کرده است. ورود روباتها به کلیهی صنایع باعث دقت و سرعت در انجام فعالیتها شده است. همچنین با حذف نیروی انسانی باعث کاهش هزینههای تولیدکننده شده است. روباتها توانایی ورود به محیطهایی که برای انسان غیرقابل حضور یا دشوار است را دارا هستند. این توانایی باعث استفاده از روباتها در کشاورزی شده است. به کارگیری از حسگرهای مختلف به منظور اندازهگیری عوامل مختلف تاثیر گذار بر حرکت وسایل نقلیه برون جاده ای از این قبیل توانایی هاست.
در امریکا پژوهشی بر روی روش و دستگاه مبتنی بر الکترو نوری 1 و ریزرایانه2 که به طور خودکار هدایت3 تراکتور و سایر ماشین آلات مزرعه را برای کاشت اتوماتیک، داشت و برداشت انجام میداد صورت گرفت. همچنین آشکارسازها وسیله ای برای انجام خودکار حفاری و سایر کاربردهای جاده ای در مناطق غیرقابل دسترسی هستند.[1]
در ژاپن تحقیقی به منظور توسعه یک سیستم کشاورزی روباتی4 با استفاده از روبات های متعدد انجام گرفت. این تحقیق در مورد استفاده از روبات های متعدد در کشاورزی ژاپن برای برنج، گندم و سویا بحث کرد. سیستم کشاورزی روبات شامل یک روبات کاشت برنج، یک روبات داشت، یک روبات ترکیبی و ابزارهای مختلفی متصل به تراکتور روباتی است. یکی از عناصر کلیدی سیستم کشاورزی روبات این است که باید برای کشاورزان اقتصادی تر باشد.
بخش های مهم سیستم کشاورزی عبارتند از سیستم مدیریت روبات، سیستم کم هزینه، ایمنی کشاورزی روبات، و نظارت و مستند سازی در زمان واقعی.[2] در یک مطالعه، روباتی برای کار در یک محیط عملیاتی کشاورزی ساخته شد. حسگر ناوبری شامل یک RTK-GPS، یک ژیروسکوپ5 فیبر نوری - FOG - و یک واحد اندازه گیری درونی - IMU - بود.
یک الگوریتم تلفیق حسگر برای شناسایی تعصب FOG و جبران خطای مکان در زمان واقعی مورد ا ستفاده قرار گرفت، بنابراین اطلاعات ناوبری کافی برای پ شتیبانی از راهنمایی دقیق روبات در زمینه ارائه شد. سی ستم هدایت می تواند روبات ک شاورزی را به طور خودکار به دنبال راه م ستقیم یا منحنی از جمله ردیف های مح صول با سرعت 2,5 متر بر ثانیه هدایت کند. این خطای موقعیت RMS م سیر مورد نظر در این زمینه کمتر از 3 سانتی متر بود. نتایج نشان می دهد که سیستم ناوبری قادر به هدایت یک روبات کشاورزی به طور دقیق در عملیات عادی کشاورزی است.[3]
پژوهشی در مورد شناسایی انسان و موانع برای استفاده ایمن از تراکتورهای روبات انجام شده است. این مطالعه بر تشخیص انسان با استفاده از یک استریوی بصری - OSV - متمرکز شده است. روش تشخیص جریان نوری لوکاس کاناد برای تشخیص انسان در یک تصویر پانورامیک استفاده شد. یک تصویر سه بعدی پانورامیک که از تصاویر تصحیح شده استریو با استفاده از مجموع اختلاف مربع - SSDs - بازسازی شد، برای تعیین موقعیت یک انسان استفاده شد.
برای ارزیابی عملکرد روش شناسایی انسانی توسعه یافته، دو RTK-GPSs برای بررسی دقت روش تشخیص در شرایط ثابت و حرکت یک تراکتور روبات مورد استفاده قرار گرفت. نتایج آزمایشات مزرعه نشان می دهد که انسان می تواند در هر دو شرایط در طول روز با موفقیت مورد شناسایی قرار گیرد. خطای RMS فاصله اندازه گیری کمتر از نیم متر در مقایسه با فاصله مرجع اندازه گیری شده توسط RTK-GPS ها بود.[4] ع سگریزاده و همکاران نرمافزاری را برای شبیه سازی رفتار دینامیکی خودرو ارائه نمودند که در آن ویژگیهای خودرو به عنوان ورودی به نرمافزار داده میشد و واکنش خودرو در شرایط مختلف توسط نرمافزار قابل پیشبینی بود.[5]
عباسپور و همکاران در راستای اندازهگیری بار دینامیکی وارد بر چرخ، محورهای یک تراکتور میتسوبیشی مدل D250MT را برای اندازهگیری بار دینامیکی محور عقب مجهز به سامانه اندازهگیری نمودند. از آنجا که قطر محور تراکتور بزرگ است، نصب کرنش سنجها بر روی خود محور جهت اندازهگیری بار دینامیکی حساسیت کمی داشته که از این روش بیشتر در اندازهگیری گشتاور محور استفاده می شود. لذا آنها از دو قطعه محور اضافه شده با قطر کوچکتر که با فلانژ بین سر محور و چرخ تراکتور وصل شدند، استفاده کرده و با نصب کرنشسنج بر روی آن و تشکیل پل وتسون بار دینامیکی را توسط یک ولتمتر دیجیتال حافظهدار اندازهگیری کردند. [6]
علینژاد و همکاران نرمافزاری را برای برر سی اثرات هند سه سامانه تعلیق بر رفتار دینامیکی خودرو هنگام دور زدن و مانور دادن - برای خودرویی با محور عقب صلب و سامانه تعلیق محور جلو از نوع مستقل - ارائه دادند که با استفاده از آن بتوان در مرحله اول اثرات هندسه سامانههای تعلیق موردنظر را بر رفتار دینامیکی خودرو مورد بررسی قرار داد و در مرحله بعد اثرات ابعاد هندسی و موقعیت نصب اجزای آنرا بر نتایج بهدست آمده مشاهده نمود.[7]
در پژوهشی دو تراکتور روبات در یک سیستم پیرو رهبر برای کارهای کشاورزی استفاده شد. هر یک از روباتها کاملا م ستقل ا ست و میتوانند به تنهایی کار کنند. آنها همچنین می توانند با هم کار کنند تا یک عملیات مکانی خاص در طول عملیات ایجاد کنند. هر روبات به عنوان یک منطقه مستطیلی ساده در نظر گرفته شده است و دو روبات با همکاری و هماهنگی با هم بدون برخورد امکان کار را دارند.
این سی ستم برای کاربردهای عملی طراحی شده ا ست و سی ستم توانایی تحمل بی شتر اختلالات در زمینه واقعی را به دست می آورد. روش های تحمل گسل در مطابقت با کارهای کشاورزی برای حل اختلالات رایج از GPS و IMU نشان داده شده است. آزمایش های میدانی برای تعیین اثر بخشی سیستم انجام شد. نتایج آزمای شات ن شان می دهد که دو تراکتور روبات می توانند با هم کار کنند تا بتوانند کار در ست را انجام دهند. خطای متوسط جانبی سیستم ناوبری روبات ها کمتر از 0/04 متر بود و کارایی سیستم پیاده سازی رهبر با 95/1 درصد در مقایسه با یک روبات معمولی بهبود یافت.[8]
.2هدف
معمولاً کنترل وسایل نقلیه برونجادهای، مانند ماشینهایراهسازی، ادواتجنگی، تراکتور و ماشینهای کشاورزی تنها به رانندگی و هدایت و سیلهنقلیه محدود ن شده و م ستلزم پرداختن به سایر وظایف به طور همزمان میبا شد. در این میان بهکارگیری تراکتورها و ماشینهای کشاورزی در مزرعه عموماً نیازمند حرکت آنها در مسافتی طولانی و یکنواخت است که میتواند عامل خ ستگی و ک سالت کاربران این نوع و سایل با شد.
از طرفی با وجود یکنواختی م سیر که عموماً م ستقیم و یا م سیری م شخص در انتهای زمین ا ست، شرایط مزرعه د ستخوش تغییر بوده که توجه اپراتور ادوات ک شاورزی را نیاز دارد. بدیهی ا ست هرچه توانایی ما شین در کنترل م سیر حرکت بی شتر با شد، از وظایف اپراتوری این نوع ادوات کا سته شده و سبب افزایش تمرکز کاربر در بهبود کیفیت انجام عملیات میگردد.
با توجه به اینکه در هنگام دور زدن وسیله نقلیه، فاصله مرکز دوران از هریک از چرخها - شعاع دوران هر چرخ - متفاوت میبا شد، سرعت دورانی هر یک از تایرها حول محور خود با افزایش شعاع دوران بی شتر خواهد شد، بنابراین بین چرخهای واقع بر روی یک محور اختلاف سرعت ایجاد میشود که در محورهای محرک، وجود دیفرانسیل یا سایر سازوکارهای اختلافانداز بین سرعت دورانی دو چرخ را ضروری مینماید.
