کامپوزیت های فلز- بسپار یونی (IPMC) به عنوان حس گر یا عملگر با نام «حس گر- عملگر نرم» یا «ماهیچه مصنوعی» نیز شناخته می شوند. در سال های اخیر در زمینه ساخت، مدل سازی و گسترش کاربردهای این مواد شاهد پیشرفت های شایانی بوده ایم. همچنین اخیرا سیستم های میکروالکترومکانیکی در زمینه عملگرها و حس گرهای هوشمند کاربرد گسترده یی یافته است. در تحقیق حاضر با توجه به روش های ساخت در مقیاس میکرومتری ایده هایی برای طراحی و ساخت میکروگریپر با استفاده از کامپوزیت های فلز- بسپار یونی ارایه خواهد شد. ابزار مورد نظر کاربردهای بالقوه متعددی در سیستم های میکرورباتیکی و به خصوص برای کار در محیط های زیست شناختی خواهد داشت. همچنین اثرات غالب در مقیاس کاری این ابزار بررسی شده و مدل فرایند گیرایش اجسام بر مبنای رفتار الکترومکانیکی گریپر استخراج خواهد شد.

در صنایعی که عملیات ساخت و مونتاژ باید با دقت بالا و در ابعاد میکرو صورت گیرد، انتقال و جابجایی کنترل شده و دقیق قطعات در ابعاد میکرو به شدت مورد نیاز است. برای این منظور از مکانیزم های یکپارچه میکروگریپر استفاده می گردد. در این مقاله با استفاده از روش بهینه سازی توپولوژی چندهدفه، میکروگریپری با مکانیزم یکپارچه طراحی گردیده است. معمولا سازه های استخراج شده با استفاده از تکنیک های بهینه سازی در طراحی توپولوژی سازه ها، دارای اشکالاتی هستند. از جمله اتصالات گره با گره به جای اتصال صحیح المان ها و همچنین وجود مرزهای پلکانی به دلیل تحلیل مسئله به صورت المان محدود. از این رو در این مقاله با استفاده از یک الگوریتم جدید اصلاح مرز سازه، شکل نهایی مکانیزم به گونه ای استخراج می گردد که برای ساخت نهایی آماده گردد. برای این منظور از روش برازش منحنی استفاده شده است تا از طریق کمینه نمودن مجموع خطای مربعات، پروفیل مرز سازه اصلاح گردد، به گونه ای که سازه پس از اصلاح مرز از حالت بهینه خارج نشده و حتی توابع هدف مورد استفاده در طراحی میکروگریپر، بهبود داده شوند. در انتها با مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی های عددی و تست های تجربی و آزمایشگاهی، عملکرد سازه میکروگریپر مورد بررسی قرار گرفته و انطباق مناسبی بین نتایج مشاهده شده است.

در این مقاله با در نظر گرفتن امکان لغزش بین پنجه یک ربات و جسم در حین گرفتن جسم، کنترل تطبیقی تعقیب مسیر برای حمل جسم روی زمین توسط یک ربات تک انگشتی مورد بررسی قرار گرفته است. این سیستم، نمونه مناسبی برای بررسی روشهای مختلف تحلیل مانند طراحی کنترل کننده ها در سیستم رباتهای همکار در حمل و انجام عملیات مختلف روی اجسام می باشد. در این تحقیق به منظور یکسان سازی معادلات مربوط به تماس اصطکاکی که از نوع معادلات نامساوی هستند با بقیه معادلات سیستم که از نوع معادلات مساوی هستند، فرمول بندی جدیدی برای مدل کردن شرایط تماس اصطکاکی ارائه شده است و با استفاده از این فرمول بندی جدید، دو کنترل-کننده تطبیقی مختلف معرفی شده است. این کنترل کننده ها ضمن اینکه لغزش های ناخواسته ایجاد شده در سرپنجه ربات را کنترل می کنند، حرکت جسم روی مسیر از پیش تعیین شده را نیز کنترل کرده و همزمان پارامترهای نامعین موجود در سیستم را تخمین می زنند. با این تفاوت که کنترل کننده اول جرمهای نامعین سیستم و کنترل کننده دوم ضرایب اصطکاک را تخمین می زنند. نتایج شبیه سازی ارائه شده در این مقاله، کارایی کنترل کننده های معرفی شده را تایید می کنند.

متن کامل مقاله های این شماره به زبان انگلیسی می باشد، لطفا برای مشاهده متن کامل مقالات به بخش انگلیسی مراجعه فرمایید.لطفا برای مشاهده متن کامل این مقاله اینجا را کلیک کنید.

در این مقاله، تحقیقی بر روی ارتقاء مدل سازی بازوهای رباتیکی N لینکی ویسکوالاستیک انجام شده است. مدل دینامیکی سیستم با استفاده از فرمولاسیون گیبس - اپل و روش مودهای فرضی استخراج شده است. زمانی که طول رابط در جهت طول آن کوتاه باشد، تغییر فرم برشی عاملی است که می تواند تاثیر مهمی بر روی دینامیک سیستم بگذارد. بنابراین در مدل سازی، فرض تئوری تیر تیموشنکو و مودهای مرتبط با آن لحاظ شده است. اگر چه در نظر گرفتن تاثیر میرایی در سیستم های ممتد، فرمولاسیون مربوط به معادلات حرکت را پیچیده تر می کند، دو مکانیزم مهم میرایی، یعنی میرایی کلوین - ویت به عنوان میرایی داخلی و اثر ویسکوز هوا به عنوان عامل مستهلک کننده خارجی در معادلات لحاظ شده است. در نهایت، برای تایید مدل پیشنهادی، ارزیابی مقایسه ای بین نتایج به دست آمده از آزمایش عملی و شبیه سازی در حوزه زمان انجام شده است.

در سیستم تزریق سلولی که شاخه ای نوین در علم پزشکی است، سلول زنده را بر روی صفحه دوار سلولی چیده و با ابزار تزریق توسط سوزن ظریفی، ماده شیمیایی را به سلول تزریق می کنند. کنترل کننده به تنظیم ارتفاع، موقعیت و جهت صفحه دوار، می پردازد و ابزار تزریق بدون نیاز به سیستم کنترلی، یک مسیر معین را ردگیری می کند. جابجایی صفحه دوار به دلیل حساسیت بالای سلول، سبب آسیب یا مرگ تعدادی از سلول ها می گردد. پیشنهاد این مقاله به منظور افزایش میزان موفقیت و کاهش آسیب به سلول، ثابت کردن صفحه سلولی و جایگزینی ربات اسکارا با ابزار تزریق می باشد. در این حالت صفحه سلولی هیچ حرکتی ندارد و بازوی ربات، کنترل می شود. ربات اسکارا، توانایی همزمان ردگیری موقعیت مطلوب و اعمال نیروی متغیر با زمان، مناسب و بدون نویز را داراست. با مدل غیرخطی پیشنهادی محیط، پارامترهای مدل سلول تزریقی را تخمین زده و به کمک روش بازگشتی کمترین مربعات خطا، بهینه می گردد. تاکنون تمامی روش های سیستم تزریق سلولی، بر مبنای کنترل گشتاور بوده که سیستم کنترلی به دینامیک ربات و سلول وابسته بود. در این مقاله به اعمال کنترل امپدانس در حوزه ولتاژ پرداخته شده. این روش که به کنترل محرکه های ربات می پردازد، ساده تر است و به مدل دینامیکی پیچیده ربات و سلول تحت تزریق بستگی ندارد. طراحی کنترل کننده تطبیقی مقاوم در حضور اغتشاش خارجی و نامعینی های مدل محرکه ربات است، تا بر این چالش غلبه کند. تحلیل پایداری نشان می دهد که؛ سیستم ربات پایدار است. نتایج شبیه سازی ها، بیانگر کارایی مطلوب طرح رباتیکی شدن سیستم تزریق سلولی پیشنهادی می باشد.

در سال های اخیر، استفاده از ربات های پرنده در کاربرد جدید تحت عنوان بازوهای رباتیکی هوایی، به منظور انجام عملیات در محیط های خطرناک و غیرقابل دسترس و همچنین کاهش هزینه ها، رایج شده است. ترکیب ربات پرنده و بازوی رباتیکی به دلیل افزایش غیرخطی بودن و کوپل شدن سیستم به طور اجتناب ناپذیری باعث ایجاد وضعیت نامساعد کنترلی و ردیابی مسیر می شود. دو رویکرد متفاوت در کنترل بازوی رباتیکی مطرح می باشد که شامل رویکرد متمرکز و رویکرد غیرمتمرکز است. روش کنترلی مورد استفاده در این مقاله بر اساس رویکرد غیرمتمرکز می باشد که در آن، نیروها و گشتاورهای بازوی رباتیکی به صورت اغتشاش خارجی به ربات پرنده اعمال می شود. در راستای استفاده از رویکرد غیرمتمرکز، برای کنترل بازوی رباتیکی از کنترلر جدید مقاوم تطبیقی مد لغزشی نهایی که از بخش تطبیقی به منظور تخمین کران های عدم قطعیت و اغتشاش استفاده شده و تضمین همگرایی در مدت زمان محدود را داشته است. همچنین از کنترلر مد لغزشی برگشتی برای ربات پرنده با تضمین پایداری لیاپانوف توسعه داده شده است. در نهایت شبیه سازی برای ربات پرنده کوادروتور مجهز به بازوی رباتیکی فعال دو درجه آزادی در حضور عدم قطعیت های جرمی برای ماموریت مسیر بررسی دکل نفتی نمایش داده شده است. نتایج شبیه سازی نشان دهنده دستیابی به عملکرد مطلوب در ردیابی سریع و دقیق مسیر در مدت زمان محدود با کنترلرهای پیشنهادی می باشد.

در سال های اخیر، استفاده از ربات های پرنده در کاربرد جدید تحت عنوان بازوهای رباتیکی هوایی، به منظور انجام عملیات در محیط های خطرناک و غیرقابل دسترس و همچنین کاهش هزینه ها، رایج شده است. ترکیب ربات پرنده و بازوی رباتیکی به دلیل افزایش غیرخطی بودن و کوپل شدن سیستم به طور اجتناب ناپذیری باعث ایجاد وضعیت نامساعد کنترلی و ردیابی مسیر می شود. دو رویکرد متفاوت در کنترل بازوی رباتیکی مطرح می باشد که شامل رویکرد متمرکز و رویکرد غیرمتمرکز است. روش کنترلی مورد استفاده در این مقاله بر اساس رویکرد غیرمتمرکز می باشد که در آن، نیروها و گشتاورهای بازوی رباتیکی به صورت اغتشاش خارجی به ربات پرنده اعمال می شود. در راستای استفاده از رویکرد غیرمتمرکز، برای کنترل بازوی رباتیکی از کنترلر جدید مقاوم تطبیقی مد لغزشی نهایی که از بخش تطبیقی به منظور تخمین کران های عدم قطعیت و اغتشاش استفاده شده و تضمین همگرایی در مدت زمان محدود را داشته است. همچنین از کنترلر مد لغزشی برگشتی برای ربات پرنده با تضمین پایداری لیاپانوف توسعه داده شده است. در نهایت شبیه سازی برای ربات پرنده کوادروتور مجهز به بازوی رباتیکی فعال دو درجه آزادی در حضور عدم قطعیت های جرمی برای ماموریت مسیر بررسی دکل نفتی نمایش داده شده است. نتایج شبیه سازی نشان دهنده دستیابی به عملکرد مطلوب در ردیابی سریع و دقیق مسیر در مدت زمان محدود با کنترلرهای پیشنهادی می باشد.

بازوهای رباتیکی پیوسته و انعطاف پذیر کاربردهای ویژه ای در بسیاری از زمینه ها، از جمله ادوات پزشکی دارند. نمونه هایی از این کاربردها، بازوهای رباتیکی مورد استفاده در انجام عملهای جراحی درون بدن، یا ابزار آندوسکوپی و کلونوسکوپی مجاری داخل بدن انسان، مانند مری و روده می باشد. اندازه کوچک و قابلیت مانور زیاد، توانمندی این ابزارها را در کاربردهای مورد نظر افزایش می دهد. یکی از محرکهای مفید در کوچک سازی سیستمهای مکاترونیکی، آلیاژهای حافظه دار می باشد. این مواد که معمولا بصورت محرکهای خطی در سیستمها مورد استفاده قرار می گیرد می توانند نیروهای بسیار زیادی در مقابل وزن خود اعمال نمایند. در این مقاله، با جایگذاری سه فنر آلیاژ حافظه دار در ساختار یک ماژول انعطاف پذیر، مکانیزمی دو درجه آزادی ایجاد شده است. این ماژول، قابلیت ویژه ای در توسعه سیستمهای ماژولار رباتیکی، بخصوص بازوهای انعطاف پذیر دارد. ماژول طراحی شده تغییر شکلهای بزرگی داشته و فضای دسترسی مناسبی را فراهم می کند. در این پژوهش، مدلسازی ماژول، به منظور استخراج پارامترهای طراحی و شبیه سازی، مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به خواص پیچیده آلیاژ حافظه دار و وجود نایقینی در مدل، کنترل ماژول مشکل می باشد. از اینرو با به کارگیری الگوریتم کنترلی غیر مدل مبنا، در این مقاله سعی شده است تا شکل نهایی ماژول کنترل گردد. عملکرد کنترلر معرفی شده با آزمایشات تجربی صحه گذاری شده است. فضای کاری گسترده و کنترل پذیری مناسب ماژول استفاده از آن برای کاربردهای واقعی را کاملا توجیه می نماید.

در این تحقیق، مدل دینامیکی یک بازوی رباتیکی با ساختار متغیر با زمان در محیط سیال استخراج می گردد. تغییر محیط کاری بازوهای رباتیکی و استفاده از آن ها بصورت مکانیزم های ساختار متغیر با زمان، موجب رفع محدودیت فضای کار ربات در هنگام استفاده در محیط سیال می شود. از سوی دیگر موجب ایجاد دسترسی بیشتر پنجه ی ربات با استفاده از طرح ربات ساختار متغیر با مفاصل دورانی-کشوری می گردد. این در حالی است که مدل ساختار جدید متناسب با کاربرد آن در درون سیال، بدست می آید. بدین ترتیب با درنظرگرفتن اثر متقابل ناشی از برهم کنش میان سیال و بازوی رباتیکی در قالب نیروهای هیدرواستاتیکی و هیدرودینامیکی، معادلات نهایی حرکت محاسبه می گردند. اگرچه تغییر ساختار مکانیکی بازوی رباتیکی و اثر عمل و عکس العمل متقابل آن بر سیال سبب می گردد، معادلات حرکت بدست آمده با سیستم های مشابه که ساختار متغیر با زمان ندارند، متفاوت شود. در نتیجه، معادلات نهایی وابسته به زمان می باشند. این موضوع از مقایسه نتایج به دست آمده از رفتار ربات در محیط هوا و سیال، مشخص می گردد؛ بدین ترتیب، علاوه بر حرکت دورانی، در حرکت خطی مفصل کشویی نیز بواسطه ویژگی تراکم ناپذیر بودن سیال، از طرف سیال نیروی عکس العمل مقاوم به بازوی رباتیکی وارد می شود. در این راستا مدل دینامیکی با استفاده از فرمولاسیون گیبس اپل بازگشتی بدست آمده و در ادامه در محیط نرم افزار متلب شبیه سازی شده و نتایج حاصل ارائه می گردند. معادلات بر اساس سطح مقطع های متفاوت بازوها، محیط متفاوت و همچنین با لحاظ اثر هر یک از نیروهای هیدرواستاتیکی و هیدرودینامیکی شبیه سازی می گردد. در نتیجه ی آن، دامنه ی حرکت پنجه ی ربات در محیط آب به نسبت هوا به میزان 60 درصد کاهش می یابد. همچنین در مقایسه اثرات نیروهای برهم کنش میان سیال و لینک های ربات، میزان اثرپذیری حرکت ربات از نیروی درگ از سایر نیروهای مقاوم بیشتر می باشد.