مدل سازی و تحلیل ربات مارمانند در حرکت سه بعدی

مزایای فراوان ربات های مارمانند، از جمله داشتن سطح مقطع کوچک، پایداری بالا و درجات آزادی فراوان، توانایی های حرکتی آنان را بسیار بالا برده است. آن ها می توانند طیف وسیعی از حرکات را به نمایش بگذارند؛ از خزیدن بر روی ریگ و نقب زدن در آوار گرفته تا بالا رفتن از درخت و حتّی شنا کردن در دریاچه ها. به خاطر دارا بودن چنین قابلیت هایی زیادی، امروزه ربات های مارمانند در مصارف متعدّدی به کار گرفته می شوند. آنان به ما در کار های مختلف، از جمله در مأموریت های امداد و نجات و یا آتش نشانی یاری می رسانند. از این رو، طبیعی است که چنین ربات های مفیدی نظر دانشمندان را به خود جلب کند؛ به همین خاطر است که شاهد تحقیقات فراوان انجام شده بر روی ربات های مارسان می باشیم. یکی از اصلی ترین زمینه ها در تحقیقات رباتیک، حل دینامیک ربات است تا از آن طریق بتوان مدل مطلوبی از عملکرد آن بدست آورد. پژوهش پیش رو سعی دارد تا بخشی از خلع موجود در زمینه حل دینامیک ربات های مارمانند در حرکت سه بعدی را پر نماید. به منظور حل دینامیک ربات، ابتدا یک ربات شش لینکی با قابلیت حرکت در سه بعد در نظر گرفته شد. سپس چندین فرم حرکتی سه بعدی در نرم افزارهای adams و webots و همچنین در تول باکس simmechancis شبیه سازی گشت تا صحت ایجاد حرکات مورد نظر توسط زوایای وارد شده به موتورها اطمینان حاصل گردد. پس از آن، از روش دنویت-هارتنبرگ و یک ساختار مجازی با نام vsop که در نقش سر ربات ظاهر شده و شش درجه آزادی مجازی به آن اضافه می کند، استفاده گردید تا سینماتیک ربات حل گردد. بعد از آن، از روش نیوتون-اویلر در نرم افزار matlab گشتاورهای مورد نیاز برای ربات بدست آمد. برای مدل سازی بهتر، دو مدل اصطکاکی (مدل های کولمب و ویسکوز) پیاده سازی گشت. همچنین، تعداد نقاط در تماس با زمین ربات ارزیابی شد و تعداد نقاط بهینه برای چند فرم حرکتی مشخص شد. گشتاورهای موتورها نیز با نتایج بدست آمده از تول باکس simmechanics تطبیق داده شد و با خروجی های گشتاور نرم افزار adams نیز مقایسه گردید. تحقیق دیگری که در این پایان نامه به انجام رسیده است در مورد دقت هندسی ربات های مار مانند می باشد. به همین خاطر، دو روش بدیع مطرح گردیده است که با کمک دو روش تاگوچی و آنالیز واریانس، عواقب منفی ناشی از تغییرات و اغتشاشات فرآیند های کنترل و تولید را بر روی دقت هندسی ربات مار مانند کمینه می کند. این مصونیت از اغتشاشاتی این چنین، ما را به سمت مفهوم طراحی رباست این دسته از ربات ها سوق می دهد.