داود نادری

از ویژگی های ربات های موازی دارا بودن چند حلقه ی بسته سینماتیکی است که سختی و صلبیت بیشتری در مقایسه با ربات های سری به سیستم می بخشد. به همین دلیل در کاربردهایی که نیاز به دقت بیشتر و در عین حال سرعت مناسب باشند، ربات های موازی در اولویت قرار می گیرند. ربات موازی صفحه ای سه درجه آزادی 2-PRR-PPR یکی از ربات های موازی می باشد که می توان در ماشین های CNC جوشکاری و برشکاری لیزری، فرزکاری و ... به کار برد. در این تحقیق دو بازوی میانی ربات موازی صفحه ای 2-PRR-PPR انعطاف پذیر در نظر گرفته شده است. سینماتیک وارون و دینامیک وارون ربات صلب در مسیری نیم دایره ای حل شده و مقادیر نیروهای وارد بر بازوهای میانی به دست آمده است. بازوهای میانی به عنوان تیر اویلر – برنولی در نظر گرفته شده و معادلات حرکت و ارتعاشات تیر بر اساس روش مودهای فرضی AMM تا مود سوم به دست آمده اند. در پایان با استفاده از نمودار FFT نیرو و نمودار طیف فرکانسی، مقادیر فرکانس های طبیعی و همچنین فرکانس های تحریک به دست آورده شده است.
خلاصه پایان نامه

ربات موازی، مکانیزم حلقه بسته ای است که در آن، سکوی متحرک به وسیله ی حداقل دو زنجیره ی سینماتیکی سری به سکوی ثابت متصل شده است. ربات های موازی برای کاربردهایی که به صلبیت بالا، نسبت تحمل نیرو به وزن زیاد و دقت بالا احتیاج دارند، مناسب هستند. ربات های موازی به دلیل داشتن کاربرد های متنوع، از قبیل شبیه ساز پرواز، ابزار و ماشین آلات، میکروربات ها و نانوربات ها، در چند دهه ی اخیر مورد توجه بسیاری از پژوهشگران قرار گرفته است. تا به امروز، بیشتر تحقیقات تئوری و عملی بر روی ربات های موازی سه درجه آزادی صفحه ای و شش درجه آزادی فضایی انجام شده است. این در حالی است که بسیاری از کاربردها، به ربات های موازی با درجه آزادی کمتر از شش احتیاج دارند. روش های بسیاری از قبیل تئوری پیچش، تئوری گروهی تغییر مکان و روش زنجیره ی مجازی برای سنتز ربات های موازی ارایه شده است. با استفاده از این روش ها، ساختار انواع ربات های موازی با الگوهای حرکتی خاص ایجاد شده است. یکی از این ربات ها، ربات موازی کروی سه درجه آزادی است. این ربات، یک ربات موازی فضایی با الگوی حرکتی سه درجه دورانی است که می تواند برای سیستم های ماهواره ای، ردیاب ها، دوربین های فیلمبرداری و شبیه ساز چشم مورد استفاده قرار گیرد. کنترل ربات موازی نیازمند تحلیل مسئله ی سینماتیک مستقیم است. جواب های مسئله ی سینماتیک مستقیم یک ربات موازی شامل پیدا کردن تمام پیکربندی های ممکن سکوی متحرک، به ازای ورودی های معلوم مفاصل فعال می باشد. تحلیل مسئله ی سینماتیک مستقیم ربات های موازی، نیازمند چهارچوب ریاضی مناسبی است تا انتقال و دوران را به طور کامل تشریح نماید. برای رسیدن به این هدف می توان از مفاهیم جبر هندسی استفاده کرد. در این پایان نامه، عبارت های سینماتیک مستقیم ربات موازی کروی سه درجه آزادی در فضای سینماتیکی هفت بعدی با استفاده از نگاشت سینماتیک استودی تعیین می شوند. این نگاشت، یک مفهوم اساسی برای تحلیل حرکت یک جسم صلب با متغیرهای جبری محسوب می شود. مهمترین ایده یک نگاشت سینماتیکی، اختصاص نقاط در فضایی با ابعاد بالاتر به ازای هر حالت در فضای اقلیدوسی سه بعدی می باشد. با به کار گرفتن مفهوم قیود هندسی، معادلات قیدی حاکم بر هر زنجیره سینماتیکی در فضای سینماتیک هفت بعدی نیز ارایه می گردند. در ادامه، با حل سیستم معادلات شامل عبارت های سینماتیک
خلاصه پایان نامه

هزینه اولیه زیاد، تنظیم مکان اولیه و اندازه بزرگ از جمله مشکلات فعلی ربات های جراح می باشند. به منظور حل این مشکلات می توان با طراحی دوباره ابعاد ربات های صنعتی و افزایش مهارت آن ها، از این ربات ها برای جراحی بهره جست. از این رو، در پایان نامه حاضر طراحی ابعاد و بهینه سازی مسیر یک ربات 6 درجه آزادی صنعتی (به همراه ابزار جراحی با 3 درجه آزادی) مورد بررسی قرار می گیرد. به منظور افزایش مهارت ربات، معیارهای قابلیت اداره پذیری، آیزوتروپی و عدد حالت که همگی بر مبنای ژاکوبین تعریف می شوند، استفاده شده است. ابتدا معادلات سینماتیکی و ژاکوبین ربات استخراج می شود. سپس با مشخص کردن معیارهای مهارت بر مبنای ژاکوبین، مهارت و چالاکی بازو در حالت کارکرد عادی (غیر جراحی) مورد بررسی قرار گرفته است. با در نظر گرفتن سناریوهای جراحی برای اعضای مختلف بدن مانند معده، طحال، کیسه صفرا و غیره یک فضای کاری سهمی گون برای کار ابزار جراحی سه درجه آزادی که به انتهای ربات 6 درجه آزادی متصل می شود، در نظر گرفته شده است. با استفاده از روش های بهینه سازی تکاملی (مانند NSGA-III، MOEA/D، MOPSO) ابعاد بهینه ربات افزوده برای پوشش فضای کاری اعضای مورد مطالعه، به دست آمده است. بهینه سازی ابعاد سه هدفه و چهار هدفه با در نظر گرفتن قید های یکسان انجام می شود. در بهینه سازی سه هدفه، فقط از سه تابع مهارت و در بهینه سازی چهار هدفه علاوه بر سه تابع مهارت، کمینه کردن طول کلی ربات نیز در نظر گرفته می شود. هم چنین در مساله بهینه سازی، قید هایی برای تضمین قرارگیری سه مفصل ابزار جراحی درون فضای جراحی و هم چنین عبور رابط اتصال دهنده ابزار و ربات از نقطه تروکار تعریف شده اند. جواب های بهینه به دست آمده توسط یک سری آزمون مورد بررسی مجدد قرار گرفته است. نتایج به دست آمده از بهینه سازی مسیر حاکی از تزاحم دو معیار دقت تعقیب مسیر و مهارت در طول مسیر می باشد و نیاز به یک مصالحه را نشان می دهند. نتایج بهینه سازی ابعاد، نشان می دهد که ابعاد بهینه به دست آمده برای جراحی یک عضو به خوبی می تواند برای جراحی ماهرانه حداقل دو عضو دیگر بدن هم مورد استفاده قرار گیرد.
خلاصه پایان نامه