مطالعه رفتار ارتعاشی بازوهای انعطاف پذیر

بهبود عملکرد سیستم های دینامیکی به ارتقاء مدل سازی رفتار آن سیستم ها بستگی دارد. بازوهای رباتیکی مورد استفاده در کاربردهای فضایی نیز از این قاعده مستثنی نیستند. در این ربات ها به دلیل کاهش هزینه های مربوط به پرتاب آنها به فضا و همچنین کاهش انرژی مصرفی که به منظور شتاب لینکها مورد نیاز است، باید تا حد امکان از جرم آنها کاسته شود. در عین حال طول لینک های این دسته از ربات ها نسبت به ربات های صنعتی بلندتر است. لذا هر دوی این عوامل باعث ایجاد ارتعاشاتی ناخواسته در لینک های این ربات ها می شود. از طرفی افزایش دقت عملکرد اینگونه از سیستم ها نیازمند الگوریتم های کنترلی است که محاسبات در آن بایستی در زمان واقعی انجام شود.برای منظور فوق، اولین قدم استخراج معادلات حرکت ربات با لینک های انعطاف پذیر است. لذا در این مقاله به دنبال ارایه مدلی تقریبا کامل از ربات با لینک الاستیک هستیم. مدلی که در آن تقریبا همه عوامل موثر بر روی دینامیک ربات لحاظ شده باشد. این عوامل، مواردی چون تاثیر میرایی هوا، میرایی سازه ای، اثر برش و تاثیر اینرسی دورانی را شامل می شود. برای در نظر گرفتن اثرات مربوط به خمش، استفاده از تیوری تیر اویلر-برنولی که در آن اثرات مربوط به برش و اینرسی دورانی لحاظ نشده، به کرات استفاده میگردد. استفاده از تیوری تیر تیموشنکو در مدل سازی تیرهای انعطاف پذیر این دو اثر را همزمان در بر می گیرد. از طرفی، زمانی که یک تیر نازک در هوا به ارتعاش در می آید، چندین عامل مستهلک کننده باعث تحلیل دامنه ارتعاشی آن می شوند. نیروهای مستهلک کننده یا به دلیل یک عامل داخلی مانند حرکت صفحات ماده سازنده لینک نسبت به هم به وجود می آیند، و یا به دلیل یک عامل خارجی مانند اثر دمپینگ ویسکوزی که محیط بر روی لینک می گذارد. سرانجام بر خلاف تحقیقات بسیار وسیعی که در زمینه تیوری رباتهای انعطافپذیر انجام شده است، کارهای نه چندان زیادی در حوزه ساخت این گونه از ربات ها وجود دارد. لذا در این مقاله نتایج بدست آمده از ساخت ربات نیز ارایهمی گردد.

Keywords:

ربات الاستیک , گیبس-اپل , دستگاه آزمایش , تیموشنکو , کلوین-ویت , میرایی هوا