دفاعیه دکتری در دانشکده مهندسی مکانیک

  آقای مهندس حمید رضا حیدری دانشجوی دکترا رشته مهندسی مکانیک با گرایش طراحی کاربردی نوزدهم بهمن ماه سال 1390، از رساله خود با عنوان " تعیین ظرفیت حمل بار منیپولاتور با لینک انعطاف‌پذیر تحت تغییر شکل بزرگ " دفاع خواهد نمود.

  چکیده این رساله که راهنمایی آن را دکتر محمد حق پناهی و دکتر محرم حبیب نژاد کورایم برعهده داشته اند؛ به شرح زیر می باشد.

  در این پروژه حداکثر ظرفیت حمل بار منیپولاتورهای انعطاف‌پذیر تحت تغییر شکل بزرگ بررسی شده است. در این راستا سه مدل دینامیکی بر مبنای روش اجزاء محدود با استفاده از المان‌های غیرخطی کلاسیک، ANC و المان با اثرات کوتاه‌شدگی به منظور استخراج معادلات دینامیکی حاکم، ارائه شده است. تاثیر ترم‌های غیرخطی برای ربات‌هایی با ساختار سبک و انعطاف‌پذیر، دقیق و سرعت بالا حائز اهمیت می‌باشد و صرفنظر نمودن از آنها بر رفتار ربات اثر گذاشته و منجر به خطا در سیستم می‌شود به همین منظور از روابط غیرخطی هندسی مابین کرنش و جابجایی برای استخراج معادلات دینامیکی حاکم استفاده شده است. سپس مدلسازی منیپولاتور انعطاف‌پذیر در دو حالت پایه ثابت و پایه متحرک هولونومیک و غیرهولونومیک انجام شده تا بتوان تاثیرات دینامیک پایه را نیز بر رفتار ربات بررسی نمود. یکی از استفاده‌های اصلی از منیپولاتورها ، حمل بار از یک نقطه به نقطه دیگر می‌باشد. بنابراین یافتن ماکزیمم ظرفیت حمل بار برای در فضای کاری ربات می‌تواند بازدهی و استفاده اقتصادی منیپولاتورها را افزایش دهد. به منظور محاسبه ماکزیمم ظرفیت حمل بار دینامیکی ربات از الگوریتم وانگ-روانی در حالت مسیر مشخص پنجه و الگوی کنترل بهینه برای بهینه‌سازی حرکت نقطه به نقطه پنجه ربات استفاده شده است. در این راستا تلاش شده است که تمامی قیود فیزیکی حاکم بر مسئله مانند قید دقت، محدودیت گشتاور موتورها، مقدار تنش سازه ربات، میزان ارتعاشات باقی‌مانده و قید پایداری برای بدست آوردن حداکثر بار مجاز ربات لحاظ شوند. آزمایش و شبیه‌سازی‌های مختلفی بر روی منیپولاتورهای انعطاف‌پذیر تک لینکی و دو لینکی با فرض پایه ثابت و متحرک در شرایط گوناگون انجام شده و در هر قسمت صحت و سقم روابط و اثرات انعطاف‌پذیری بر روی ماکزیمم ظرفیت بار دینامیکی ربات بررسی شده است. نتایج شبیه‌سازی و تست نشان دهنده پایدار بودن معادلات حاکم بر ربات و فرم جامع‌تری از فرض مدل خطی می‌باشد. همچنین دیده می‌شود برای ربات‌های انعطاف‌پذیر با لینک بلند و سرعت بالا روابط خطی صادق نیستند و ناگزیر باید از روابط غیرخطی استفاده نمود. 

  واژه‌های کلیدی: منیپولاتورهای متحرک انعطاف­پذیر - ماکزیمم بار - مدلسازی غیرخطی - کنترل بهینه - غیرهولونومیک.