آقای سیاوش فتح الهی دهکردی دانشجوی دکتری جناب آقای دکتر حبیب نژاد، روز شنبه 97/08/19 از رساله دکتری خود تحت عنوان "مدلسازی دینامیکی و شبیه سازی زنجیره ی رباتیکی همکار سیار الاستیک با مفاصل دورانی -کشویی به روش گیبس اپل بازگشتی" دفاع خواهد کرد. این جلسه ساعت 17 روز شنبه در آمفی تاتر دانشکده مهندسی مکانیک برگزار می گردد.

چکیده:

نیاز به استفاده از زنجیره‌های رباتیکی با حرکت دقیق و سریع و همچنین مصرف انرژی بهینه سبب شده است، ساختار آن‌ها بازطراحی شود. در نتیجه این موضوع، کاربرد انواع مختلف مفاصل در زنجیره‌های رباتیکی الاستیک با ساختار متوالی و حلقه سینماتیکی باز و بسته مورد توجه قرار می‌گیرد. این در حالی است که استفاده از مفاصل دورانی - کشویی به‌واسطه‌ی پیچیدگی مدل‌سازی به نسبت مفاصل دورانی و یا کشویی در زنجیر‌های رباتیکی با لینک‌های الاستیک به‌ندرت مورد توجه قرارگرفته‌است. به‌واسطه‌ی تغییر طول لینک در مفاصل کشویی، معادلات دینامیکی این نوع از زنجیره‌های رباتیکی به‌صورت متغیر با زمان به دست می‌آیند که علت آن تغییر ماتریس اینرسی سیستم در حین حرکت به‌صورت تابعی از زمان می‌باشد. با افزایش تعداد لینک‌های زنجیره‌ی رباتیکی برای استخراج معادلات حرکت، کاربرد فرمولاسیون‌های هوشمند و سیستماتیک ضروری و اجتناب ناپذیر است. بنابراین فرمولاسیون گیبس اپل بازگشتی به‌واسطه پیچیدگی محاسباتی بهینه آن در استخراج معادلات حرکت به نسبت روش‌های مشابه مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرد. نوآوری مدل دینامیکی زنجیره‌ی رباتیکی الاستیک ارائه‌شده در این رساله شامل: استفاده از مفاصل دورانی - کشویی در هر بازو، در نظر گرفتن اثر دینامیکی مفاصل در زنجیره‌ی رباتیکی، محاسبه تغییر فرم الاستیک لینک‌های زنجیره رباتیکی با استفاده از تئوری تیر تیموشنکو درحالی‌که مودشیپ‌های آن با زمان تغییر می‌نمایند و همچنین مدل ارتعاشات سازه‌ای ناشی از الاستیسیته غلاف مفصل کشویی می‌باشد. این موارد دقت معادلات حرکت را افزایش می‌دهند، همچنان که دقت عملکردی سیستم نیز ارتقاء می‌یابد. برای توسعه‌ی دسترسی و فضای کاری زنجیره‌های رباتیکی الاستیک، از آن‌ها در حالت سیار استفاده می‌شود. این ربات‌ها محدودیت‌هایی به‌واسطه‌ی جرم جسم در پنجه، ابعاد و هندسه آن دارند. بنابراین استفاده از مجموعه زنجیره‌های رباتیکی سیار با لینک‌های الاستیک و مفاصل دورانی - کشویی پیشنهاد می‌شود. به‌منظور عملکرد هم‌زمان این ربات‌ها، معادلات حرکت هر یک به‌صورت سینماتیکی و با تعریف ضرایب لاگرانژ به یکدیگر مقید شده و با حذف این ضرایب، معادلات حرکت مجموعه زنجیره‌های رباتیکی سیار همکار حاصل می‌گردد. در کاربردهای خاص، از زنجیره‌های رباتیکی همکار الاستیک سیار به‌صورت بازوهای آزاد و مقید استفاده می‌شود. در هر دو حالت معادلات حرکت برای M‏  زنجیره رباتیکی N لینکی الاستیک استخراج می‌شوند. در حالتی که زنجیره‌ی رباتیکی همکار حلقه سینماتیکی بسته تشکیل می‌دهد، قیود دینامیکی و سینماتیکی فی‌مابین جسم مشترک و پنجه‌ی بازوها تعریف می‌شود. در پایان پیاده‌سازی کنترل حلقه بسته برای زنجیره رباتیکی الاستیک با مفاصل دورانی - کشویی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، از الگوریتم کنترلی مبتنی بر روش خطی سازی ورودی - خروجی برای به دست آوردن معادلات سیستم خطی معادل استفاده شده و با توجه به درجه نسبی ورودی و خروجی سیستم، دینامیک داخلی حاصل از الاستیسیته لینک‌ها بررسی می‌گردد. با استفاده از مدل خطی به‌دست‌آمده، کنترلر مناسب خطی در دو حالت برای برنامه‌ریزی مسیر حرکت ربات طراحی و پیاده‌سازی می‌شود. به‌منظور ارزیابی عملکرد فرمولاسیون دینامیکی استخراج شده برای زنجیره رباتیکی الاستیک با مفاصل دورانی – کشویی، از سیستم آزمایشگاهی ساخته شده در آزمایشگاه تحقیقاتی رباتیک دانشگاه علم و صنعت ایران استفاده به عمل می‌آید.
واژه‌های کلیدی:
فرمولاسیون گیبس اپل بازگشتی، مفاصل دورانی - کشویی، زنجیره رباتیکی الاستیک، مجموعه زنجیره‌های رباتیکی سیار، زنجیره‌های رباتیکی همکار سیار، حلقه‌ی سینماتیکی بسته، خطی سازی ورودی - خروجی