عنوان پایان‌نامه
تحلیل دینامیکی و شناسایی رباتهای موازی بیشینه مقید
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکاترونیک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77472;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77472;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 507;کتابخانه دانشکده علوم و فنون نوین شماره ثبت: 507
- تاریخ دفاع
- ۲۸ آذر ۱۳۹۵
- دانشجو
- بهزاد دانائی
- استاد راهنما
- مهدی طالع ماسوله, احمد کلهر
- چکیده
- در چند سال اخیر، رباتهای موازی بیشنه مقید به دلیل داشتن صلبیت و سفتی بالای ذاتی خود، مورد توجه بسیاری از محققین و صنعتگران قرار گرفته است. این مسأله سبب شده است که چالش‌های اصلی این دسته ربات‌ها به مسائل روز دنیا تبدیل گردد. هدف از این پروژه به دست آوردن مدل سینماتیکی و دینامیکی مکانیزم‌های موازی بیشینه مقید و همین طور، به دست آوردن و شناسایی پارامترهای اینرسی پایه‌ای آن‌ها می‌باشد. در این پایان‌نامه سه مکانیزم بیشینه مقید با نام‌های ربات موازی کروی دو درجه آزادی با الگوی حرکتی 2R، ربات تریپترون با الگوی حرکتی 3T و ربات کوادراپترون با الگوی حرکتی 3T1R به طور کامل تحلیل شده‌اند. در تحلیل سینماتیک، از آن جایی که روابط کلاسیک در رباتهای بیشینه مقید کارایی خود را از دست می‌دهند، در این پایان‌نامه جهت به دست آوردن درجات آزادی و الگوی حرکتی ربات‌ها و همین طور به دست آوردن ماتریس‌های ژاکوبین از تئوری پیچه استفاده شده است. علاوه بر به دست آوردن ماتریس‌های ژاکوبین مربوط به رابطه ورودی-خروجی، ماتریس‌های ژاکوبین لینک‌ها نیز محاسبه شده‌اند. همین طور، روشی جدید و جامع برای به دست آوردن فضای کاری عاری از برخورد مکانیزم‌ها ارائه شده است و نشان داده شده است که نسبت به روش‌های حاضر کارآمدتر می‌باشد. این روش برای مکانیزم‌های مورد مطالعه در این پایان‌نامه پیاده‌سازی شده‌اند و فضای کاری عاری از برخورد آن‌ها محاسبه شده است. در تحلیل دینامیکی، از دو روش کار مجازی و نیوتن-اویلر استفاده شده است. مدل‌های ارائه شده به وسیله ابزار SimMechanics راستی آزمایی شده‌اند. سپس، با خطی‌سازی مدل دینامیکی بر حسب پارامترهای اینرسی و به دست آوردن ماتریس دینامیکی، برای کاهش حجم محاسبات و همین طور ایجاد مدلی مناسب برای شناسایی پارامترها، پارامترهای اینرسی پایه با به دست آوردن رابطه خطی بین ستون‌های ماتریس مشاهدات حاصل از ماتریس دینامیکی به دست می‌آیند. با مشخص کردن پارامترهای اینرسی پایه، نشان داده شده است که می‌توان فقط دسته‌ای از پارامترهای اینرسی را شناسایی کرد چرا که برخی از پارامترها هیچ تأثیری در رفتار دینامیکی سیستم‌های مکانیکی ندارد، در حالی که دسته دیگر به طور نامستقل یا یکسان رفتار سیستم را تحت تاثیر قرار می‌دهند.
- Abstract
- In the recent years, over-constrained parallel manipulators have received a lot of attention due to their high inherent stiffness. The objective of this project is to analyses and obtain the dynamic model of such manipulators. Also, in order to make the dynamic model more accurate, the inertial parameter identification is performed. In this project, three over-constrained parallel manipulators, namely, 2-DoF spherical parallel manipulator, Tripteron and Quadrupteron, is analyzed completely. Regarding the kinematic analysis, due to the fact that the classical approaches are not applicable for over-constrained manipulators, in this project, Screw theory is used to obtain the input-output and link Jacobian matrices. Also, new geometrical methods are proposed to obtain the kinematic relations of the under study manipulators which are more efficient and compact compared to the current methods in the literature. A new approach for obtaining the collision-free workspace of manipulates is also proposed and has been used to obtain the workspace of the under study manipulates. For the dynamic analysis, two methods, namely, Newton-Euler and Virtual Work, is utilized to obtain the dynamic models. All the proposed models are verified by SimMechanics toolbox. In order to reduce the computational time and also make the model ready to be identified, as the first step, the dynamic models are rewritten in linear form with respect to the inertial parameters and then by obtaining the linear relationships between columns of the dynamic matrix, the base inertial parameters are identified and it has been shown that not all of the inertial parameters directly affect the dynamical behavior of the manipulates. Keywords: Over-constrained parallel manipulates, Kinematics, Dynamics, Screw theory, Base Inertial Parameters
