انجام انواع پروژه های مربوط به رباتیک

نظرات 0

انجام پروژه های رباتیک دانشگاهی


راهنمایی و آموزش ساخت ربات


تلفن تماس:  09149934077




مطالبی در مورد رباتیک:




قابليت تكرار و دقت (Accuracy and Repeatability)
دقت ربات نشان دهنده قابليت بازوي مكانيكي مي باشد كه عامل نهايي را به محض گرفتن دستور در
 يك موقعيت تعريف شده در فضا قرار مي دهد و تــــكرار قابليت ربات را نشان مي دهد كه بتواند به
 طور يكنواخت و هميشگي به نقاط تعريف شده مراجعت نمايد.

    7- مشخصات رباتهاي صنعتي
    مشخصات تعدادي از رباتهاي تجاري و صنعتي در پيوست يك ارائه گرديده است.
 
    8- سيستم هاي انتقال قدرت
    چرخ دنده ها، تسمه ها و زنجيرها سيستمهاي انتقال قدرت ربات را تشكيل مي دهند كه هر كدام
 كاربرد ويژه خود را دارند. مهمترين وظيفه اين قطعات انتقال نيرو مي باشد. براي حركـــــــت بازوي
 مكانيكــي و انتقال انرژي به قسمتهاي مختلف ربــات بايستي از اين سيستمها استفاده كرد. مهمترين
وظيفه اين قطعات آنست كه انرژي را از يك منبع توليد كننده آن به بازوي مكانيكي انتقال دهند.

    1-8- انواع چرخ دنده ها
    معمول ترين روش براي انتقال نيرو از يك توليد كننده نيرو به هر قسمت دستگاه استفاده از چرخ دنده است. چرخ دنده ها در اندازه هاي مختلف و با تعداد دندانه هاي مختلف ساخته شده اند. سرعت موتورهاي متحرك معمولاً براي حركت بازوي بسيار زياد است. اين بدان معني است كه بايستي بوسيله چرخ دنده سرعت آنها را كاهش داد. چرخ دنده ها مي توانند براي افزايش يا كاهش سرعت مورد استفاده قرار گيرند. آنها قادرند كه حركت دوراني را به حركت دوراني يا انتقالي و بالعكس تبديل كنند. گيره ها نيز براي حركتشان از چرخ دنده هايي در اندازه هاي متفاوت براي انتقال نيرو و انجام حركت موردنظر استفاده مي كنند.


    1-1-8- چرخ دنده هاي ساده يا صاف  (Spur Gears)
    وقتي چند چرخ دنده در كنار هم قرار داده شوند قابليت انتقال نيرو دارند، اين عمل براي تغيير جهت حركت و يا تغيير سرعت محور اصلي است. چرخ دنده هاي ساده براي انتقال حركت از محورهاي موازي بكار مي روند و دنده هاي آنها با محورشان موازي است.

    2-1-8- چرخ دنده هاي حلزوني (Worm Gears)
    از اين چرخ دنده به منظور :
    1- كاهش دور به ميزان قابل توجه
    2- انتقال توان به ميزان قابل توجه
استفاده مي شود. چرخ دنده هاي حلزوني معمولاً براي به حركت درآوردن پايه اصلي ربــــات بكار مي روند. اين چرخ دنده هـا براي انتقال حركت بين دو محور متنافر بكار مي روند. اين چرخ دنده طوري طراحي شــده است كه بتواند جهت حركت را تغيير دهد. چرخ دنده هاي حلزوني براي تبديل حركت
پيچشي يا چرخشي به حركت چرخشي درست شده اند.

    3-1-8- چرخ دنده هاي مارپيچ   (Helical Gears)
    كه به دو صورت مارپيچ ساده و مارپيچ متقاطع ساخته مي شوند.

    4-1-8- چرخ دنده هاي مخروطي (Bevel Gears)
    چرخ دنده هاي مخروطي كه به شكل مخروط ناقص مي باشند، براي اتصال محورهايي كه متقاطع هستند بكار مي روند.
چرخ دنده هاي مخروطي را مي توان به گونه زير طبقه بندي كرد،
    - چرخ دنده هاي مخروطي دنده راست   (Straight)
    - چرخ دنده هاي مخروطي مارپيچ   (Spiral)
    - چرخ دنده هاي مخروطي صفر   (Zerol)
    - چرخ دنده هاي هيپوئيد    (Hypoid)
    - چرخ دنده هاي اسپيروئيد   (Spiroid)
معمولاً چرخ دنده هايي كه دندانه هاي صاف دارند بيشترين مورد استفاده را دارند. چرخ دنده هاي مخروطي دنده راست در اندازه هاي بسيار گوناگون موجود هستند و ساخت آنها از هرگونه چرخ دنده مخروطي ديگر ارزانتر است. چرخ دنده هاي مخروطي مارپيچي داراي دندانه هاي خميده اند. چرخ دنده هاي مخروطي مارپيچ جهت سرعتهاي بيشتر (نسبت به دنده راست) و در جائيكه ميزان صدا اهميت داشته باشد، بكار مي روند. بارهاي محوري مجاز براي چرخ دنده هاي مخروطي صفر، به اندازه اين بارها در چرخ دنده هاي مخروطي مارپيچ بزرگ نيست و از اين رو آنها را معمولاً بجاي چرخ دنده هاي مخروطي دنده راست بكار مي برند. چرخ دنده هاي هيپوئيد براي محورهاي متنافر به كار مي روند. چرخ دنده هاي هيپوئيدي خيلي آرامتر و نرمتر از چرخ دنده هاي مخروطي مارپيچي كار مي كنند. مقدار تنافر چرخ دنده هيپوئيد كوچك است. براي مقدار تنافر بيشتر، از چرخ دنده اسپيروئيد (حلزوني مخروطي) استفاده مي شود. چرخ دنده هاي مخروطي در رباتهايــي كاربرد دارنــد كه حركتي با زاويه 45 يا 90 را بايد انتقال دهند. چرخ دنده هايي كه داراي دندانه هاي منحني وار هستند بيشتر از دندانه هاي معمولي قابليت حمل بار و انتقال نيرو را دارند.

    2-8- پيچهاي هدايت (جلوبر)    (Lead Screw)
    پيچهاي هدايت بسيار سخت اند و قادرند بارهاي خيلي بزرگ را تحمل كنند. همچنين مي توانند حركت دوراني را به حركت خطي تبديل كنند. در اينجا دنده هاي مهره مستقيماً بر روي دنده هاي پيچ حركت مي كند. مهمترين مشكل در اين سيستم مقدار اصطكاك توليدي و فرسايش است همچنين دقت اين وسايل كم مي باشد، (شكل 12).

 
شكل 12 : پيچ هدايت

    3-8- پيچهاي ساچمه اي يا بلبرينگي (Ball Screw)
    اين سيستم ها كه حركت دوراني را به حركت خطي تبديل مي كنند. شبيه پيچهاي              هدايت اند. ما در آنها به جاي تماس مستقيم دندانه هاي پيچ و مهره با يكديگر، تعدادي بلبرينگ بين دندانه ها قرار مي گيرند، اين نوع وسايل، اصطكاك بسيار ناچيزي دارند در حاليكه دقت بسيار بالايي دارند، (شكل 13).

 
شكل 13: چرخ دنده ساچمه اي

    4-8- محركهاي منظم   (Harmonic Drives)
    اين محركها براي افزايش كارايي و كاهش سرعت انتقال دهنده ها در ربات ساخته شده اند. اين محركها از سه قسمت عمده تشكيل شده اند، (شكل 14-2)
    1- حلقه دايره اي (Circular Spline) : يك حلقه صلب و سخت است كه سطح داخلي آن دندانه دار مي باشد و مي تواند ثابت و يا داراي حركت چرخشي باشد.
    2- مولد موجي (Wave Generator) : يك بلبرينگ بيضي شكل است كه بر روي يك محور سوار شده است و داراي حركت دوراني است.
    3- حلقه انعطاف پذير (Flexspline) : يك حلقه نازك انعطاف پذير است كه سطح خارجي آن دندانه دار است. تعداد دندانه ها و قطر دايره گام كمتر از حلقه دايره اي است. اين حلقه مي تواند ثابت و يا داراي حركت چرخشي باشد.
 
شكل 14 : محرك منظم
مقدار و نسبت كاهش سرعت در اين وسيله بواسطه تعداد دندانه هاي حلقه ها و اختلاف دندانه هاي بين اين دو مشخص مي شود. براي مثال اگر حلقه دايره اي داراي 400 دندانه و حلقه انعطاف پذير داراي 398 دندانه باشد نسبت آنها برابر 2/400 يا 1/200 است. بنابراين قابليتهاي اين وسيله فقط به وسيله تعداد دندانه هاي موجود در دو حلقه طبقه بندي مي شود. يكي از بزرگترين مزيتهاي اين نوع محرك اين است كه كمترين فضاي خالي بين
دندانه ها را دارد. اين خود به تنهايي باعث بالا رفتن دقت ربات و كارآيي آن مي شود. شكل 15عملكردهاي مختلف اين وسيله را نشان مي دهد.
 
شكل 15 : عملكردهاي مختلف محرك منظم

    5-8- اجزاي مكانيكي انعطاف پذير، تسمه ها
    گاهي اوقــات نمي توان بوسيلـه چرخ دنده نيروي محرك را به ربات منتقل كرد و از روشهاي ديگر استفاده مي كنند. بهترين اجزاي مكانيكي بعد از چرخ دنده ها، تسمه ها، كابلها، زنجيره ها و ديگر اجزاي انعطاف پذير يا كشسان ماشينها براي انتقال توان در فواصل زياد مي باشند. اجزاءانعطاف پذير را مي توان بصورت حلقه بسته يا بصورت درگير در يك انتها و اعمال كشش دائم بوسيله يك مكانيزم بكار برد. تسمه ها قابليت انعطاف پذيري دارند و به آرامي نيرو را منتقل مي كنند و همچنين مي توانند تكانها و لرزشهاي وارده در موقع شروع و پايان كار ربات را به خود جذب كنند. ارزان هستند و نياز به روغنكاري ندارند. تسمه ها داراي محدوديتهايي نيز هستند با اينكه قابليت انعطاف دارند ولي ساييدگي نيز دارند و داراي عمر كوتاهي مي باشند بزرگترين محدوديتهاي آنها لغزش است.سه نوع تسمه در رباتها مورد استفاده قرار مي گيرند :
    1- تسمه هاي تخت يا مسطح
    2- تسمه هاي ذوزنقه اي شكل
    3- تسمه هاي دندانه دار

    1-5-8- تسمه تخت (Flat Belts)
    تسمه هاي تخت، ساكت و در سرعتهاي بالا راندمان خوبي دارند و مي توانند توانهاي زياد را در فواصل بلند انتقال دهند ولي بيش از حد لغزش دارند. اين نوع تسمه جهت حركت مچ در رباتهاي كوچك مورد استفاده قرار مي گيرد.



    2-5-8- تسمه هاي ذوزنقه اي يا  (V – Beltsv)
    تسمه هاي ذوزنقه اي همانگونه كه از اسمشان پيداست بشكل V مي باشند و به راحتي درون قرقره شياردار جاي مي گيرند. بازده تسمه هاي ذوزنقه اي، اندكي كمتر از تسمه هاي تخت است ولي در مقايسه با تسمه هاي مسطح لغزش كمتري دارند.

    3-5-8- تسمه هاي دندانه دار (Timing Belts)
    تسمه دندانه دار نه كش مي آيد، نه مي لغزد لذا، توان را با نسبت سرعت ثابتي انتقال مي دهد. بدون نياز به روانسازكار مي كند و بي صدا تر از دستگاه زنجير و چرخ زنجير است. اين نوع تسمه براي حركت ربات مورد استفاده قرار مي گيرد. همچنين جهت تغيير جهت يا چرخش نيز مورد استفاده قرار مي گيرند.
 
شكل 16: جزئيات ساختار تسمه همزمان

    6-8- زنجيرها و چرخ زنجيرها
    زنجيرها موقعي استفاده مي شوند كه نتوان از تسمه استفاده كرد و بخواهيم بار زيادي را بدون اينكه لغزشي در كار باشد انتقال دهيم. زنجيرها در مقايسه با تسمه ها عمر طولاني تري دارند اما درجــــه انعطاف پذيري كمتـــر و صداي بيشتـــر، از محدوديتهــــاي آنها است. همچنين نيــاز به روغنكاري دارند.

   7-8- كابل يا طناب سيمي     (Cable Or Wire Rope)    يكي ديگر از اجزاء انتقال حركت، كابلها مي باشند. شكل 17، نمونه اي از كاربرد اين انتقال دهنده در ربات نشان مي دهد.
 
شكل 17: انتقال دهنده كابلي






    8-8- كوپلرها (Couplers)
    كوپلرها جهت اتصال محورها به يكديگر مورد استفاده قرار مي گيرند. اگرچه كوپلرها در شكلها و اندازه هاي مختلف ساخته شده اند، اما عموماً جهت اتصال محورهاي غير هم مركز مورد استفاده قرار مي گيرند (شكل 18).

    9-8- بادامك ها (Cams)
    بادامك يكي از اجزاي ماشين است با شكلي بي قاعده كه به عنوان ميله محرك عمل مي كند و

 
شكل 18: محورهاي غير هم مركز
حـركت را به يك ميله متحرك به نام پيـرو ، كه روي بادامك داراي لغزش يا غلتـــش است، انتقال مي دهد، (شكل 19). برخي از متداولترين انواع بادامكها عبارتند از :

    1- بادامكهاي تخت        (Disk Cam)
    2- بادامكهاي انتقالي    (Translation Cam)
    3- بادامكهاي استوانه اي         (Roller Cam)

    9- مچ ها
    واصل بين عامل نهايي و بـــازوي مكانيكي مچ ها  هستند كــه حداكثر داراي 3 درجـه آزادي هستند. هر درجه آزادي نياز به يك محرك مربوط به خود دارد. در رانش مستقيم ، محرك روي مچ سوار مي شود در حاليكه در رانش دور دست ، نيرو از طريق انتقال دهنده ها منتقل ميشود. از مشخصه هاي مهم مچ، فشردگي مچ ، وزن، سختي مكانيكي، سرعت و فضاي كاري هستند. فشردگي از آن جهت مهم است كه نسبت به ديگر قطعات بايد در حداقل اندازه باشد و وزن، حد مجاز حمل بار توسط ربات را محدود مي سازد.
 
شكل 19 : بادامك

    1-9-2- پيكربنديهاي مچ
    "Ted Stackhouse" پيكربنديهاي معمول مچهاي 2 و 3 محور را در 6 گروه مطابق جدول 4 ارائه كرده است.


Wrist Orientation of Payload          Wrist Axes          Group
Pitch & yaw or pitch & roll            Roll-roll              1   
Pitch & roll                                     Bend-roll             2   
Pitch, yaw, & roll                            Bend-bend-roll    3   
Pitch, yaw, & roll                            Bend-roll-roll      4   
Pitch, yaw, & roll                            Roll-bend-roll     5   
Pitch, yaw, & roll                            Roll-roll-roll       6   

جدول 4: پيكربنديهاي مچ

اين شش گروه در شكل 20-2 نشان داده شده اند. در اين شكل B، به جاي Bend، P بجاي پيچش (Pitch)، R بجاي چرخش (Roll) و Y بجاي گردش (Yaw) مورد استفاده قرار گرفته اند.
     گروه 1 و 2 مچ هايي با 2 درجه آزادي هستند، كه جهت جابجائي اجسام مورد استفاده قرار مي گيرند و نسبت به 3 درجه آزادي محدودتر عمل مي نمايند. گروه 3 كه از دو محور B و يك محور دوراني تشكيل شده خود شامل دو زير مجموعه است. در گروه A3 اولين محور باعث حركت پيچش و دومين محور حركت، گردشي را باعث مي شود. اين طراحي جهت رانش دوردست مناسب مي باشد. در ضمن اين مچ فضاي كاري وسيعي دارد. گــروه B3 از دو محور داخل هم جهت حركتهاي پيچش و گردش استفاده مي كند. اين مچ با فضاي كاري وسيع جهت باربرداري هاي متوسط و زياد مناسب است.گروه 4 از محور B جهت حركت پيچشي و از محور دوراني براي حركت گردشي استفاده مي كند. محور دوراني انتهاي باعث حركت دوراني مي شود. اين مچ جهت باربرداري هاي متوسط و زياد مناسب است.گروه 5 از يك محور دوراني براي پيچش، يك محور B براي گردش، بعلاوه يك محور دوراني جهت دوران استفاده مي كند. اين مچ جهت رانش دوردست مناسب مي باشد و فضاي كاري آن از هر مچ با 3 درجه آزادي، محدودتر مي باشد. گروه 6 داراي سه محور با حركت دوراني مي باشد كه به آساني جهت رانش دوردست، قابل استفاده است. گروههاي 5 و 6 قابل فشرده شدن هستند و جهت باربرداري كــم و متوسط مناسب مي باشند.

    10- عوامل نهايي
    از آنجايي كه عوامل نهايي يا اثر گذارنده هاي نهايـي  موظف به حمل و كار با قطعه كاري  مي باشند، طراحي و عملكرد مطلوب آنها در موفقيت سيستم هاي ربات امري حياتي است. در مواقعيكه اين قطعات خوب طراحي نشده باشند، پيشرفت كار را متوقف نموده اند. بسياري از ابزارآلات معمول، چه آنهايي كه با دست كار مي كنند و يا با ماشين، مي توانند به عنوان عامل نهايي بكار روند به شرط اينكه:
    1- بي دقتي يا تغييرات مشخصه هاي اشياء خارجي يا خود بازو را جبران كنند.
    2- داراي انعطاف پذيري در هنگام كار باشند.
عامل نهايي خود به تنهايي بايد به عنوان دستگاهي درنظر گرفته شود كه اغلب با سنسورها و تحريك كننده هاي مربوطه خود مجهز مي باشد.