عنوان پایان‌نامه
طراحی و پیاده سازی عملگر ربات امدادگر جهنده
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک طراحی کاربردی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3477;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78570;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3477;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78570
- تاریخ دفاع
- ۱۰ خرداد ۱۳۹۵
- دانشجو
- موسی ولی زاده
- استاد راهنما
- فرشید نجفی
- چکیده
- در این پایان نامه هدف طراحی و پیاده‌سازی ربات امدادگر با قابلیت عبور از موانع مرتفع می‌باشد. لذا با بررسی مکانیزم‌های مختلف پیمایش مورد استفاده در ربات‌های سیار، مکانیزم جهش با عملگر نیوماتیک به عنوان یک مکانیزم سریع و توانمند در عبور از این گونه موانع برگزیده شده است؛ در ضمن یک شاسی چرخ‌دار برای عبور آن از مسیرهای بدون مانع در نظر گرفته شده است. با بررسی واکنش‌های صورت پذیرفته در حین فرآیند جهش با این عملگر، مدل ریاضی حاکم بر آن استخراج گردیده است. برای اعتبار‌سنجی این مدل و بررسی تاثیر پارامترهای مختلف آن بر ارتفاع جهش، یک مجموعه آزمایشی طراحی و ساخته شده و با انجام آزمایش‌های متعدد با این مجموعه، هم میزان دقت مدل در پیش‌بینی ارتفاع جهش مورد تایید قرار گرفت و هم مواردی که در مدلسازی نادیده گرفته شده بود، نمایان شده است. در گام بعد، به طراحی مکانیزم جهش پرداخته شده و با استفاده از مدل مذکور مقدار پارامترهای مربوط به مکانیزم جهش به نحوی تعیین شده است، تا علاوه بر افزایش هر چه بیشتر ارتفاع جهش قابل دستیابی، جانمایی قطعات دیگر داخل شاسی چرخ‌دار با سهولت امکان‌پذیر باشد. همچنین با تعبیه یک مکانیزم تنظیم زاویه جهش در ربات، امکان جهش مایل تحت زوایای مختلف برای ربات تامین شده است. با اتمام طراحی، ساخت ربات با رعایت موارد موجود در مدل و طراحی آن انجام گردیده است. به منظور ارزیابی عملکرد ربات، شتاب حرکت آن در جهش قائم، از طریق یک واحد اندازه‌گیری اینرسی و ترکیب خروجی حسگرهای موجود در این واحد اندازه‌گیری شده و علاوه بر این با تصویر برداری از ربات در حین جهش، میزان ارتفاع و برد افقی آن در جهش قائم و مایل اندازه‌گیری شده است. نتایج ارزیابی نشان داده، که ربات جهنده ساخته شده با جرمی در حدود 3600 گرم، قادر به جهش قائم تا ارتفاعی بیش از 2/5 متر است؛ که این عدد نشان دهنده برتری آن نسبت به نمونه‌های دیگر ساخته شده با این مکانیزم جهش می‌باشد. از سوی دیگر به دلیل دارا بودن مکانیزم تنظیم زاویه قادر به جهش با زاویه اولیه تا 70 درجه می‌باشد. با تحلیل داده‌های به دست آمده از طریق اندازه‌گیری شتاب، مشخص گردیده که علت تفاوت بین ارتفاع جهش پیش‌بینی و اندازه‌گیری شده، حاصل از عدم شتاب‌گیری آن طبق الگوی مورد پیش‌بینی می‌باشد.
- Abstract
- In this thesis, aim is to design and fabricate a rescue robot with capability of high obstacle crossing. So, with investigating through locomotion mechanisms used in mobile robots, hopping mechanism by a pneumatic actuator is selected as fast and effective in obstacle negotiation; also a wheeled chassis is selected to mounting the hopping mechanism on it. By concentrating on the reactions through the hopping process, a mathematical model is extracted. For verifying the model accuracy and finding the effect of the parameters in model on hopping height, an experimental setup is designed and fabricated. By several experiments done on this setup, the accuracy of model is verified. In the next step, design of hopping robot started by considering the model and design aspects. Parameters of hopping mechanism is selected so that height of hopping goes as high as possible, also other mechanisms and part in chassis could be placed simply. Also a tilting mechanism is designed to make it possible to achieve aligned hopping. After fabricating the robot, for evaluating performance, acceleration of the robot measured by an inertial measurement unit through sensor fusion. Form the other side, by capturing hop motion of robot, the vertical and horizontal displacement is measured. So the as the conclusion of the design and fabrication, is a hopping robot, with higher than 2.5 meter in vertical hopping and tunable hopping angle up to 70 degrees. Also acceleration reading results, showed that cause of difference between design hopping height and the measured value is due to acceleration difference. Keywords: rescue robot, hop, tilting mechanism, wheeled mechanism, inertial measurement unit
