در این مقاله، با توجه به خصوصیات ظرفیت حمل بار بالا و فضای کاری نسبتا بزرگ روبات های کابلی، ماکزیمم ظرفیت حمل بار دینامیکی برای روبات کابلی بین دو نقطه داده شده از فضای کاری همراه با مسیر بهینه محاسبه شده است. برای این کار، ابتدا دینامیک روبات های کابلی به روش لاگرانژ بدست آمده است و سپس برای یافتن ظرفیت حمل بار دینامیکی روبات های کابلی علاوه بر در نظر گرفتن قید ظرفیت گشتاور موتورها، قید فضای کاری نیز جهت بدست آوردن نیروی کشش مثبت در کابل ها در نظر گرفته شده است. مساله به صورت یک مساله بهینه سازی مسیر فرمول بندی شده است که اساسا یک مساله بهینه سازی مقید غیر خطی است و سپس روش برنامه ریزی خطی تکرار پذیر برای حل مساله بهینه سازی به کار رفته است. در پایان یک مثال عددی از روبات کابلی 6 درجه آزادی ارائه شده و نتایج حاصله بحث شده است.

تعیین ظرفیت حمل بار بازوهای رباتی با پایه متحرک، با در نظر گرفتن محدودیت نیرو و گشتاور موتورهای محرک مورد بحث قرار گرفته است. تأثیر جابجایی و موقعیت قرارگیری پایه در بار مجاز قابل حمل نشان داده شده است. بر این اساس "فضای کاری بار" به عنوان مجموعه ای از موقعیت هایی که پایه می تواند در آنها قرار گرفته و مقدار مشخصی بار را در یک مسیر از پیش معلوم حمل کند، تعریف شده است. با تجربه کردن فضای کاری بار به صورت نقاط مجزا، مکان پایه در نقاط مورد نظر در نظر گرفته شده و از روابط برگشت پذیر نیوتن- اویلر برای محاسبه اثرات دینامیکی بار و بازو روی موتورهای مفاصل استفاده شده است. سپس ظرفیت حمل بار بازوی رباتی متحرک با در نظر گرفتن قید موتورهای بازو و قید حرکتی مفاصل آمده است. با اعمال یک روش ساده، فضای کوچکتری از فضای کاری بار که در آن بار مجاز قابل حمل نزدیک به مقدار حداکثر است انتخاب گردیده است. این روش تا رسیدن به نقطه بهینه پایه ادامه یافته، بطوریکه مقدار حداکثر مطلق ظرفیت حمل بار بازو در فضای کاری بار در مسیر داده شده بدست آید. در نهایت اثر جابجایی پایه در مقدار حداکثر ظرفیت حمل بار بازوهای رباتی با انجام مطالعات موردی روی بازوهای رباتی مختلف مورد بررسی قرار گرفته است.

در این مقاله طراحی مسیر بهینه برای منیپولاتور با مفاصل انعطاف پذیر ارائه می گردد، به گونه ای که ماکزیمم ظرفیت حمل بار بین دو نقطه داده شده در فضای کاری توسط ربات حمل گردد و همزمان ارتعاشات ناشی از انعطاف پذیری مفاصل در طول مسیر نیز کاهش یابد. روش حل بر اساس حل غیر مستقیم مساله کنترل بهینه می باشد. به این منظور با تعریف مناسب تابع هدف و استخراج معادلات دینامیکی سیستم در فرم فضای حالت، تابع همیلتونین سیستم محاسبه می شود و با استفاده از اصل ماکزیمم پونتریاگن شرایط لازم بهینگی استخراج می گردد. به منظور کاهش ارتعاشات در طول مسیر، متغیر های حالت مناسب تعریف می شود و اصلاحی در قانون کنترل بهینه انجام می گیرد به گونه ای که تغییرات ناگهانی در کنترل اعمالی حذف گردد. در ادامه به منظور بررسی کارایی روش، شبیه سازی برای یک ربات دو درجه آزادی انجام می گیرد. به این منظور بعد از استخراج معادلات، در مرحله اول مساله ماکزیمم ظرفیت حمل بار بدون در نظر گرفتن ارتعاشات حل می شود، و در مرحله دوم با اصلاح تابع هدف، مسیر بهینه با ظرفیت حمل بار بیشینه و دامنه ارتعاشات کمینه بدست می آید و در آخر بحث و بررسی روی نتایج ارائه می شود.

ربات کشنده-پیرو به عنوان مجموعه ربات متحرک برای حمل بار مورد کاربرد قرار میگیرد. لذا ظرفیت حمل بار آن از اهمیت ویژهای برخوردار بوده و تاکنون مورد توجه قرار نگرفته است. در این مقاله، محاسبه ظرفیت حمل بارربات متحرک کشنده-پیرو با استفاده از روش کنترل بهینه غیرخطی مورد بررسی قرار میگیرد. درحرکت نقطه به نقطه ربات کشنده-پیرو، یک الگوریتم پیشرفته بر مبنای حل غیرمستقیم مسئله کنترل بهینه غیرخطی و به منظورمحاسبه ظرفیت حمل بار ربات متحرک کشنده-پیرو ارایه میگردد. فرمول بندی کنترل بهینه با در نظر گرفتن معادلات دینامیک غیرخطی ربات متحرک کشنده-پیرو و با در نظر گرفتن قیود غیرهولونومیک به عنوان قیود مسئله انجام میشود. سپس با بیان یک الگوریتم تکراری پیشرفته، بار قابلحمل ربات پیرو به تدریج افزایش یافته و در هر مرحله شرایط بهینگی مسیر به عنوان مجموعه معادلات دیفرانسیل کوپله غیرخطی در نظر گرفته شده و حل معادلات انجام میشود. ظرفیت حمل بار مجموعه ربات کشنده-پیرو در پایان الگوریتم با در نظر گرفتن اشباع گشتاور محرک های کشنده در نظر گرفته میشود. لذا با توجه به روش پیشنهادی، شبیه سازی حرکت نقطه به نقطه ربات متحرک کشنده-پیرو انجام شده و ظرفیت حمل بار محاسبه میشود. نتایج نشانه کارایی الگوریتم پیشنهادی به منظور محاسبه ظرفیتحمل بار ربات کشنده-پیرو را بوده و قابل کاربرد در ماموریتهای مختلف این ربات است.

این مقاله تحقیق در مورد فرمول کلی و راه حل عددی مساله ظرفیت حمل بار دینامیکی بازوی مکانیکی با عضوهای انعطاف را بیان می کند. روش ارائه شده بر اساس مساله کنترل بهینه حلقه باز است. این روش از اصل مینیمم پونتریاگین منتج می شود که یک مساله مقدار مرزی دو نقطه ای را به وجود می آورد. روش غیرمستقیم برای استخراج شرایط بهینگی استفاده شده است. معادلات دینامیکی حرکت سیستم از فرمولاسیون گیبس-اپل و روش مودهای فرضی بدست آمده است. خصوصیات انعطاف پذیری عضوها بر اساس فرض تئوری تیر تیموشنکو و شکل مودهای مرتبط با آن مدل شده است. از آنجایی که مدل تیر تیموشنکو از دقت بالاتری نسبت به روش اویلر-برنولی برخوردار است، برای مدل سازی انعطاف پذیری در لینک ها مورد استفاده قرار گرفته است. هدف اصلی این پژوهش محاسبه حداکثر بار مجاز یک بازوی مکانیکی با عضوهای انعطاف پذیر است، بطوری که یک مسیر بهینه ایجاد شود. در نهایت مقایسه نتایج شبیه سازی از مدل ارائه شده و نتایج بدست آمده از بستر آزمایشگاهی برای یک بازوی دو درجه آزادی انعطاف پذیر به منظور بررسی روش ارائه شده انجام شده است. کارایی روش پیشنهادی با انجام برخی مطالعات شبیه سازی بر روی بازوی انعطاف پذیر دانشگاه علم و صنعت نشان داده شده است. مقایسه داده های استخراجی شبیه سازی و تجربی، اعتبار ادعای قابلیت کنترل در مسیر نقطه به نقطه با روش ارائه شده و قابلیت آن را برای محاسبه ظرفیت حمل بار دینامیکی تایید می کند.

لطفا برای مشاهده متن کامل این مقاله اینجا را کلیک کنید.