بخشی از مقاله
چکیده:
این مقاله روند طراحی و مراحل ساخت یک ربات چند انگشت را توصیف می کند نمونه اولیه دست ربات، به نامGUH14 ، برای محیط زیر آب استفاده می شود .نمونه اولیه درهمکاری دانشگاه کالابریا و دانشگاه گیرونا با هدف طراحی و ایجاد یک دست رباتیک زیر آب که می تواند در یک ربات اجرا شود .
هدف این پروژه درک درست و استفاده از راه حل های نمونه اولیه دست ربات و انجام عملیات در محیط زیردریا می باشد، این دست ربات از یک کف دست و سه انگشت مستقل وهر کدام با سه درجه آزادی تشکیل شده است که به ترتیب توسط سروو موتورها از طریق انتقال ترکیبی، چرخ دنده ها و تسمه ها فعال می شود و توسط گیربکس ها به انگشت ها منتقل می شود که در این مقاله روش های طراحی و ساخت دست ربات که اجازه استفاده از نمونه اولیه را به ما می دهند مورد بحث قرار خواهد گرفت.
-1 مقدمه
در جهان، تحقیقات علمی و توجه خاص به روباتیک باعث نوآوری در نسل روبات ها شده است. این دستگاه ها باید بتوانند با توجه به قابلیت کار، با دست انسان رقابت کنند در این زمینه رباتیک به تازگی شناخته شده است و با توجه به علاقه رو به رشد نسبت به برنامه های کاربردی متنوع توسعه قابل توجهی داشته است ، از جمله ایمپلنت های پزشکی و یا دستگاه های خودکار قادر هستند از دخالت انسان در جایگزینی فعالیت هایی مانند دستکاری و اکتشاف در محیط های صنعتی. دو نوع دست رباتیک وجود دارد: انسانی و صنعتی .
در گذشته بر اساس اصول دست انسان ، انگشتان متفاوتی تشریح شده اند که معمولا مجهز به 2، 3 یا 4 انگشت می باشند که قابل مقایسه با انگشتان دست و جایگزین گیره برای درک اشیاء می شوند در بیست سال گذشته، بسیاری از نتایج گاهی اوقات شگفت آور به دست آمده اند اما نسل جدیدی از دستهای روباتیک نیاز به یک جهش کیفی دارند که هر دوی آنها از نظر عملکرد - مهارت - و سازگاری با شرایط، یعنی قابلیت اطمینان جهت انجام کار، ساده سازی، هزینه کم، کاهش اندازه و وزن توانایی انجام کار را در محیط های سخت دارند. گیره رباتیک روبوتیک ، - شکن -2 جاو، - 2013 و مدل گریپر روباتیک انعطاف پذیر - سام و همکاران، - 2008 مدلa نمونه خوبی از دستهای صنعتی روباتیک مناسب برای انجام وظایف تکراری با دقت فوق العاده که مورد نیاز صنایعی مانند تحقیقات دارویی و مواد غذایی است.
دست Barret - ویلیام تان سند و همکاران، - 2000 و دست NU - کاپاسو و همکاران، - 2013 جایگزین نمونه ای انعطاف پذیرتر از دست انسان و برای انجام وظایف مختلف است مناسب است .در واقع، این مدل ها می توانند اشیاء سفت و سخت و نرم را که به انگشتان متعدد مجهز هستند را درک کنند .در مورد دست DLR - لیو و همکاران، - 2008، هر انگشت توسط یک سیستم مکانیزم مستقل فعال می شود که حرکت از طریق موتور منتقل می شود. تاندون ها، به طریقی عملکرد ماهیچه ها را تکرار می کنند رباط ها دست شماره Gifu 3 - موری و همکاران، - 2002 که مجهز به 5 انگشت - 4 نقطه تلاقی اتوماتیک برای انگشت شست و 3 نقطه تلاقی برای سایر انگشتان می باشد و تمام 16 مفاصل دارای سیستم مستقل موتور هستند.
علاقه رو به رشد جهت بهبود در صنایع نفت ، گاز، نظامی و صنایع تحقیقاتی اقیانوسی برای فن آوری های زیردریا منجر به توسعه ابزارهای جدید شده است برای بسیاری از افراد جهت انجام عملیات زیر آب و جاهای عمیق زیر آب در میان آنها عملگرها و تجهیزات انتقالی مانندROVs ، AUVs و... به عنوان ابزار ضروری در نظر گرفته شده اند و برای تجهیزات انتقالی در مقابل برنامه های کاربردی، چندین مرجع وجود دارد .
همچنین برای دستهای روباتیک زیر آب - لاین و همکاران، 1997 و گاد در سال 2004 و منگ و همکاران، 2006 و دف کی - 2010 که اکثر مدل ها توصیف شده اند بنابراین آنها به عنوان دست های صنعتی مجهز به یک گیره طبقه بندی شده اند اما اگر یکی به طور معمول در نظر بگیرد، وظایف انجام شده در زیر آب، دامنه ارائه شده از توابع دست های صنعتی بسیار باریک است، زیرا بسیاری از آن برنامه های کاربردی در حال حاضر نیاز به عملیاتی دارد که می تواند فقط با دست های آنترپرومورفیک مانند چرخش انجام می شود که دریچه ها ،کابل ها یا یافته های باستان شناسی و اشیا را بازیابی و درک نمایند. "گیره سه انگشتی " - بمفیکا - 2014 یک دست انسان آنتروپومورفیک زیر آب است معمولاً در بازار جهانی قابل حمل - HDT's Adroit - که توسط دفتر تحقیقات دریایی نیروی دریایی ایالات متحده مورد استفاده قرار می گیرد
هدف اصلی این پروژه کاهش وزن و اندازه دست ربات، به منظور استفاده در سایز کوچک می باشد - ROVs بهمراه ابزارهای روباتیک - با شناوری خنثی که راه حلی برای برخی مفاهیم اصلی را ارائه می دهد. مکانیزم های راه اندازی و فرآیند تولید شامل استفاده فشرده از تکنیک های سریع نمونه سازی است که در این مقاله به شرح زیر می پردازیم :
بخش اول: طراحی ، ساخت و فن آوری ها معرفی خواهد شد بخش دوم، ما راه حل های طراحی پیشنهاد شده، تمرکز بر عناصر چرخ دنده توضیح خواهیم داد بخش سوم: نمونه اولیه ساخت و تست را نشان می دهد
1-1 الزامات
هدف پروژه ایجاد اتصال دست انسان با یک روبات زیر آب با بازوهای کوچک و متوسط ROVs و AUVs است برای دستیابی به این هدف، دست مجهز به دو انگشت دست و انگشت شست مخالف است .این راه حل برای برآوردن نیازهای عملیاتی مانند باز و بسته شدن دریچه ها، اتصال و یا قطع ارتباط اتصالات، فعال و غیرفعال کردن سوئیچ ها، بازیابی و جمع آوری اشیاء و کابل ها و یا شیلنگ ها و همچنین از شکل نامنظم نمونه های دریایی در نظر گرفته شده .
در عین حال ممکن است تا حد امکان مشکلات مربوط به ضد آب ، فضا یا وزن مورد نیاز دست به حداقل برسد. ما در این مرحله برای توسعه نمونه اولیه، تصمیم به طراحی یک دست که قادر به انجام عملیات تا 60 متر است را گرفته ایم بنابراین، ما امکانات مورد نیاز و هندسه ابعاد دست را برای این شرایط عملیاتی تعریف کرده ایم. یکی دیگر از مسائل بسیار مهم پوسته شدن خنثی مشترک در آب به منظور جلوگیری از هر گونه کاهش واقعی نیروی تولید شده توسط بازو از اقلام بزرگ و هزینه بردار و پر سر و صدا، جهت تسهیل در درک درست می باشد و انتخاب مواد برای انواع تکنولوژی های تولیدی اجزاء دست مختلف استفاده می شود که این تکنیک ها عبارتند از: الف - ماشینکاری با ماشین آلات معمولی و ب - افزودنی تولید
انتخاب مناسب ترین تکنولوژی، محدودیت ها و ویژگی های عملکردی مختلف برای هر جزء توسط
تجزیه و تحلیل طراحی شده است لازم به ذکر است که تکنیک هایی در بالا توضیح داده شده در شرایط رویکرد طراحی، زمان و سیستم تولید بسیار متفاوت از یکدیگر هستند،. به منظور رعایت الزامات برای گرفتن اشیاء از هر گونه اندازه و شکل در درون دریا، دست طراحی شده از این رو برای حرکت انگشتان نسبت به کف دست ، و یک حرکت مستقل برای هر انگشت راه حل 3DOF مورد نیاز بوده است سرانجام اجرای متفاوت انگشت سینماتیک نیاز به دو معیار انتقال دارد ، یعنی "تاندون و چرخ دنده"، معمولا در برنامه های کاربردی به طوری که برای اطمینان از حداکثر انعطاف پذیری، باید نیروی قوی، قابلیت اطمینان و سادگی بیشتر ساختار مناسب باشد لازم به ذکر است که در هنگام استفاده از موتور برای هر یک از 3 مفاصل برای تضمین کنترل بیشتر، پیچیدگی مفصل نیز افزایش یافته است در ضمن خطر شکست احتمالی نمونه اولیه اگر آب باشد نفوذ رخ می دهد
