عنوان پایان‌نامه
طراحی، ساخت و ارزیابی ربات پرنده مزرعه
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک بیوسیستم
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس ابوریحان شماره ثبت: 884;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73813;کتابخانه پردیس ابوریحان شماره ثبت: 884;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 73813
- تاریخ دفاع
- ۰۹ اسفند ۱۳۹۴
- دانشجو
- عبدالرحمان حسینی
- استاد راهنما
- جعفر مساح, پیام زرافشان
- چکیده
- در سال‌های اخیر، پرنده‌های عمود‌پرواز چند ملخه (مولتی‌روتور) توجه محققان زیادی را به خود جلب کرده است. استفاده از این ربات‌ها در کشاورزی دقیق به سرعت در حال افزایش است، زیرا این ربات‌ها با هزینه کمتری در مقایسه با هواپیماها و ماهواره‌ها می‌توانند تصاویر مورد نیاز برای مدیریت موضعی زمین‌های کشاورزی و باغی را فراهم کنند. در این پژوهش طراحی، ساخت و ارزیابی یک ربات پرنده هشت ملخه (اکتاروتور) برای کاربرد در زمینه کشاورزی مد نظر قرار گرفته است. بدین منظور، ابتدا مدل‌سازی دینامیکی اکتاروتور انجام شد و این مدل‌سازی با استفاده از روش نرم‌افزار در حلقه شبیه‌سازی و صحه‌گذاری شد. با بررسی ایده‌های مختلف، یک بدنه متناسب با هدف، به همراه قطعات اصلی طراحی گردید و شبیه‌سازی آئرودینامیکی و مکانیکی آن در محیط نرم‌افزاری SolidWorks انجام گرفت. نتایج شبیه‌سازی نشان داد که بیشترین تنش و تغییر مکان در محل نشیمنگاه موتورها وارد می‌شد. همچنین بدنه‌هایی که در مقابل جریان هوا مقاومت کمتری داشتند و نیروی درگ کمتری تولید می‌کردند برای محیط‌های بیرونی مناسب‌تر بودند. پس از مراحل ساخت، ربات موردنظر توسط سامانه رادیو‌کنترلی با فرکانس 2/4 گیگاهرتز کنترل می‌شد و در ادامه، امکانات ناوبری خودکار نیز برای پرنده در نظر گرفته شد. به منظور اطلاع از موقعیت و وضعیت پرنده، اطلاعات پروازی توسط فرستنده و گیرنده 433 مگاهرتزی به صورت برخط از پرنده به ایستگاه زمینی ارسال می‌شد. همچنین تصاویر ثبت شده به وسیله دوربین روی ربات توسط یک فرستنده تصویر 5/8 گیگا‌هرتزی به صورت برخط به ایستگاه زمینی منتقل می‌شد. به منظور کنترل ربات ساخته شده، از کنترل‌کننده PID بهره گرفته شد که در آن، ضرایب کنترل‌کننده به صورت دستی تنظیم شدند. در مرحله ارزیابی، نتایج شبیه‌سازی توسط نرم‌افزار در حلقه و نتایج ارزیابی واقعی در پرواز هاور مورد بررسی قرار گرفت. نتایج تحقیق نشان می‌دهد که اکتاروتور ساخته شده عملکرد مناسبی درپرواز هاور در شرایط واقعی داشت.
- Abstract
- In recent years, Vertical Take-off and Landing (VTOL) multirotor has attracted the attention of many researchers. Using a robot in a precision farming process is rapidly increased, since these robots have the lower cost in compared to the systems such as airplanes and satellites which can provide the required images for local farms and gardens. In this study, design, manufacture, and evaluate of a flying robot with eight rotors (Octorotor) for the agriculture usage is considered. To this end, dynamic modeling of the Octorotor is done and then, this model is simulated and verified using the ADAMS and MATLAB programs. Next, various ideas are examined and so, a main body which is fitted to the considered purpose is designed. The aerodynamic and mechanic simulations of this robot are performed in the SolidWorks software environment. The simulation results show the highest stress and strain which are happened in the motors' seat. It should be noted that the body's frame with the lower drag force is suitable for the out-door environment usage. After that, the robot is controlled by the 4.2 GHz radio control system whereas an auto-navigation facility is also considered for the robot. To determine the situation and position of the flying robot, online flight information is sent to the ground station by the 433 MHz transmitter and receiver. The robot camera records the images which are transmitted to the ground station by the 8.5 GHz image transmitter. To control the robot, a PID controller is used which their coefficients are manually adjusted. Finally, simulation and implementation results are evaluated in a hover flight condition. These results show that the designed Octorotor has a good performance in the considered flight maneuver
