طراحی، مدل سازی و شبیه سازی حرکتی بازوهای رباتیکی با ساختار متغیر با زمان در محیط سیال

در این مقاله، مدل دینامیکی یک بازوی رباتیکی با ساختار متغیر با زمان در محیط سیال استخراج می گردد. تغییر محیط کاری بازوهای رباتیکی و استفاده از آن ها بصورت مکانیزم های ساختار متغیر با زمان، موجب رفع محدودیت فضای کار ربات در هنگام استفاده در محیط سیال می شود. این در حالی است که مدل ساختار جدید متناسب با کاربرد آن در درون سیال، بدست می آید. بدین ترتیب با درنظرگرفتن اثر متقابل ناشی از برهم کنش میان سیال و بازوی رباتیکی در قالب نیروهای هیدرواستاتیکی و هیدرودینامیکی، معادلات نهایی حرکت محاسبه می گردند. اگرچه تغییر ساختار مکانیکی بازوی رباتیکی و اثر عمل و عکس العمل متقابل آن بر سیال سبب می گردد، معادلات حرکت بدست آمده با سیستم های مشابه که ساختار متغیر با زمان ندارند، متفاوت شود. در نتیجه، معادلات نهایی وابسته به زمان می باشند. این موضوع از مقایسه نتایج به دست آمده از رفتار ربات در محیط هوا و سیال، مشخص می گردد؛ بدین ترتیب، علاوه بر حرکت دورانی، در حرکت خطی مفصل کشویی نیز بواسطه ویژگی تراکم ناپذیر بودن سیال، از طرف سیال نیروی عکس العمل مقاوم به بازوی رباتیکی وارد می شود. در این راستا مدل دینامیکی با استفاده از فرمولاسیون گیبس اپل بازگشتی بدست آمده و در ادامه در محیط نرم افزار متلب شبیه سازی شده و نتایج حاصل ارایه می گردند. معادلات بر اساس سطح مقطع های متفاوت بازوها، محیط متفاوت و همچنین با لحاظ اثر هر یک از نیروهای هیدرواستاتیکی و هیدرودینامیکی شبیه سازی می گردد. در نتیجه ی آن، دامنه ی حرکت پنجه ی ربات در محیط آب به نسبت هوا به میزان 60 درصد کاهش می یابد.