دینامیک تحلیلی یک عملگر کشویی دوار با سفتی متغیر و تایید با روش المان محدود

عملگرهای کشویی دارای سیستم رانش برپایه ی بال اسکرو، یکی از پرکاربردترین و دقیق ترین محرک های مورد استفاده در صنعت رباتیک و نیز رکن اصلی ربات های موازی مانند استوارت-گوف هستند. به علت تحمل نیروهای محوری سنگین به وسیله ی این عملگرها، بروز تغییر شکل های الاستیک در اجزای اصلی آن ها اجتناب ناپذیر است. این امر باعث کشیدگی و فشردگی پیستون و بال اسکرو و در نتیجه، کاهش دقت موقعیت دینامیکی در این عملگرها می شود. وجود معادلات دینامیکی دقیق کمک بزرگی به کنترل این خطاها می کند. اکثر مدل های دینامیکی با رویکرد پارامتر توده ای که تاکنون برای توصیف این عملگرها به کار رفته اند، دارای یک درجه آزادی در حالت صلب و دو یا سه درجه آزادی در حالت انعطاف پذیر هستند و سفتی اجزا به صورت ثابت در نظر گرفته شده است. در این پژوهش با استفاده از روش لاگرانژ، معادلات دینامیک مستقیم یک عملگر کشویی دوار استخراج شده است که دارای سه درجه آزادی محوری و نیز سیستم رانش برپایه ی بال اسکرو است. علاوه بر سفتی محوری پیستون، بال اسکرو نیز به صورت انعطاف پذیر و با سفتی متغیر در نظر گرفته شده است. نکته قابل توجه در این پژوهش، نحوه ی مدل سازی سفتی متغیر در بال اسکرو است. در این مدل، با حرکت مهره روی بال اسکرو، طول فعال بال اسکرو و سفتی آن تغییر می کند که بسیار شبیه به واقعیت است. علاوه بر روش تحلیلی، این مدل به کمک روش المان محدود در نرم افزار آباکوس نیز شبیه سازی و مورد بررسی قرار گرفته است و نتایج روش تحلیلی و روش المان محدود با هم مقایسه شده اند.

دینامیک تحلیلی یک عملگر کشویی دوار با سفتی متغیر و تایید با روش المان محدود Keywords:

Prismatic actuator , Lumped parameter approach , Lagrange method , Ball screw drive , Variable stiffness , عملگر کشویی , رویکرد پارامتر توده ای , روش لاگرانژ , بال اسکرو , سفتی متغیر