در این پروژه، یک سیستم تله اپراتوری ماکرو-میکرو یک درجه آزادی طراحی، راه اندازی و کنترل شده است. هدف این سیستم، موقعیت دهی اجسام در ابعاد میکرونی توسط انسان با قابلیت گرفتن فیدبک نیرو از محیط میکرونی است. اگرچه در گذشته تحقیق های انگشت شماری در مورد سیستم های تله اپراتوری که در آن ها جابه جایی ربات اسلیو در ابعاد میکرونی است صورت پذیرفته است، در آن ها ربات اسلیو یک عملگر پیزو (که دارای رفتارغیرخطی هیسترزیس است) نبوده است. در این راستا ابتدا set-up آزمایشگاهی که در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته است با ذکر تک تک اجزاء معرفی می شود؛ سپس، هر یک از ربات های مستر و اسلیو مدلسازی می شوند. این بخش زمینه لازم جهت طراحی کنترلر مبتنی بر مدل را فراهم می نماید؛ برای مدلسازی رفتار غیرخطی هیسترزیس (که بر دقت موقعیت دهی اثر نامطلوب قابل توجهی دارد) از مدل اصطکاکی lugre استفاده می شود؛ سپس، پارامترهای معرف ربات های مستر و اسلیو طبق روش های استاندارد شناسایی سیستم های دینامیکی، شناسایی می شوند. برای کنترل این سیستم تله اپراتوری ماکرو-میکرو، دو روش کنترل کاملاً مجزا پیشنهاد گردید که در واقع اهم نوآوری این تحقیق را تشکیل می دهد: در روش کنترلی اول، یک کنترلر امپدانسی مبتنی بر مد لغزشی(smbic ) برای حفظ ترکینگ موقعیت در سمت اسلیو طراحی می شود و نسبت به کارهای قبلی دارای این نو آوری است که ترکینگ موقعیت را چه در حرکت آزاد و چه در حین برخورد سخت حفظ می کند؛ همچنین، یک کنترلر نیرو در سمت مستر جهت حفظ ترکینگ نیروی ربات ها طراحی می شود که در کارهای قبلی از آن خبری نیست؛ این کنترلر نسبت به عدم قطعیت پارامترهای دینامیکی سیستم مقاوم بوده و در برابر تاخیر با هر بزرگی، پایدار می ماند. نتایج شبیه سازی و آزمایش تجربی که در انتهای این بخش ارایه می گردد، اثبات می نماید که کنترلرهای طراحی شده، اهداف این تحقیق (پایداری و شفافیت) را به نحو کاملاً رضایت بخشی ارضاء می نمایند. در روش کنترلی دوم، با یک روش کاملاً مجزا نسبت به روش اول، مجدداً برای سیستم تله اپراتوری کنترلر طراحی می شود. در این راستا، ابتدا مجموعه ربات های مستر و اسلیو به عنوان یک سیستم 2-درجه آزادی در نظر گرفته شده و سپس به دو سیستم 1-درجه آزادی تجزیه می شوند: یک سیستم شکل که معرف میزان ترکینگ موقعیت ربات های مستر و اسلیو است و یک سیستم قفل شده که معرف دینامیک سیستم تله اپراتوری پس از برقراری ترکینگ کامل (قفل شدن) موقعیت ها است. از آن جا که غیرخطی بودن سیستم تله اپراتوری در این تحقیق، از رفتار هیسترتیک که ذات عملگرهای پیزو است نشأت می گیرد، مهمترین نوآوری این تحقیق در این فصل، بسط روش های کنترلی قدرتمند قبلی برای سیستم های تله اپراتوری با رفتار غیرخطی هیسترزیس است. برای سیستم شکل یک کنترلر pd مبتنی بر لیاپانف طراحی می شود که ترکینگ موقعیت ربات های مستر و اسلیو را چه حین حرکت در فضای آزاد و چه در حین برخورد با محیط تضمین می نماید. همچنین، یک کنترلر نیرو برای سیستم قفل شده طراحی می شود که ترکینگ نیروی ربات های مستر و اسلیو را تضمین می نماید؛ در کارهای قبلی از ترکینگ نیرو خبری نیست که در مقایسه با تحقیقات قبلی، شفافیت به طرز قابل ملاحظه ای بهبود یافته است. برای پایدارسازی سیستم در برابر عدم قطعیت های پارامترهای دینامیکی، کنترلرهای یاد شده در قالب یک ساختار منفی نیمه معین تعریف می شوند. سپس، با روش چرخ طیارهای موهومی، انرژی تولید شده توسط ترم های دردسرزای کنترلرها از یک سری چرخ طیارهای مجازی گرفته می شود که دارای انرژی اولیه محدودی هستند. نتایج شبیه سازی و آزمایش تجربی که در انتهای این بخش ارایه می شوند، اثبات می کنند که کنترلرهای طراحی شده، اهداف این تحقیق را به نحو کاملاً رضایت بخشی ارضاء می نمایند.

سنگ زنی یکی از فرایندهای نهایی روی قطعه است که کیفیت سطح آنرا بهبود می بخشد. چرخ سنگ باید قبل از آنکه کیفیت سطح خراب شود تیز شود. به منظور دستیابی به بهترین شرایط سطح چرخ سنگ باید پارامترهای درِسینگ (تیز کردن) آن به خوبی تنظیم شوند. بنابراین یک مدل اصولی که بتواند راندمان سنگ زنی را ارزیابی نماید ضروری است. در این پروژه ابتدا یک مدل ریاضی از درِسینگ چرخ سنگ بوسیله درِسر دیسکی الماس ایجاد شده است. این مدل نیروهای درسینگ را پیش بینی می کند که بین ذرات چرخ سنگ آلومینیوم اکساید و نوک الماس درسر دیسکی چرخان ایجاد میشود. مدل بر اساس شکست دانه، شکست باند و نیروهای تماسی بین سنگ ودرسر می باشد و اثرات سینماتیکی فرایند و خصوصا نسبت سرعتها را در بر دارد. همچنین توزیع وِیبال جهت پیشبینی احتمال شکست باند استفاده شده است. مقایسه نیروهای درسینگ اندازه گیری شده با نتایج پیش بینی شده از مدل در شرایط درِسینگ مختلف، نشان دهنده نزدیکی زیاد آنها بوده و کارآمدی مدل را تایید می کند. نتایج آزمایش و مدلسازی نشان دادند که درِسینگ خشن باعث افزایش احتمال شکست دانه و افزایش نیروهای درسینگ خواهد شد. سپس مدلسازی روی چگونگی ایجاد توپوگرافی سطح چرخ سنگ طی فرایند درسینگ دیسکی متمرکز شده است و یک مدل پیش بینی کننده توپوگرافی سطح چرخ سنگ بر اساس فرایند اتفاقی ایجاد شده است. این مدل قادر است دو پارامتر کلیدی چرخ سنگ به نامهای تعداد نقاط برنده فعال در واحد سطح و شیب میانگین قله ها که نمادی از تیزی سنگ می باشد را در شرایط مختلف درِسینگ پیش بینی نماید. با استفاده از دو پارامتر کلیدی حاصل از توپوگرافی چرخ سنگ اثر پارامترهای درسینگ دیسکی روی انرژی مخصوص سنگ زنی و زبری سطح قطعه ارزیابی می شود. . یک مدل براده برداری برای ارزیابی انرژی مخصوص و پیش بینی شعاع نوک ذرا ت استفاده شده است که شعاع انحناء جهت پیش بینی زبری سطح قطعه استفاده شده است. انرژی مخصوص سنگ زنی و زبری سطح قطعه در شرایط مختلف درسینگ چرخ سنگ اندازه گیری شده است. شرایط درسینگ شامل نسبت سرعتها، پیشروی عرضی و عمق درسینگ مختلف است. نتایج آزمایشی و پیش بینی شده بسیار نزدیک به هم بوده و صحت مدلسازی را تایید می کند. نتایج آزمایش و مدلسازی نشان دادند که با افزایش نسبت سرعت یا پیشروی و یا عمق درسینگ انرژی مخصوص سنگ زنی کم و زبری سطح قطعه بیشتر خواهد شد.

تاکنون محققانی که در زمینه روبات های مارمانند به تحقیق پرداخته اند، بیشتر بر روی الگوریتم های حرکتی مار و اجرای آنها تمرکز نموده اند و کمتر به خود مکانیزم حرکتی مار پرداخته اند. هدف از انجام این پایان نامه، ارایه رهیافتی جدید در طراحی و ساخت روبات های مار مانند با توجه به آناتومی مار بوده است، به گونه ای که باعث بهبود ساختار روبات های مار مانند شود و انعطاف پذیری آنها را در اجرای الگوریتمهای حرکتی بهبود بخشد و وزن روبات را تا حد ممکن کاهش دهد. به این منظور ابتدا به بررسی آناتومی مار و چگونگی ساختار ماهیچه ای مار و تاثیر آن بر حرکت مارپیچی مار پرداخته شد. چون لازم بود برای اخذ ایده های طراحی، ترتیب فعال شدن ماهیچه ها کاملاٌ مشخص شود و با توجه به اینکه در مقالات بصورت کمی به این مطلب اشاره نشده بود، بنابراین به مدلسازی سیستم ماهیچه ای مار پرداخته شد. در قدم بعدی به بررسی عملگرهایی پرداخته شد که به نظر می رسید که خواص آنها به خواص ماهیچه ها شبیه است. بعد از جمع آوری اطلاعات کافی در مورد آناتومی مار و عملگرهای موجود، ایده روبات شکل گرفت. جهت بلند شدن سر روبات از سیستم ماهیچه ای مار و برای حرکات افقی از سیستم ماهیچه ای ماهی استفاده شد. به منظور مقایسه طرح جدیدی که برای بلند شدن سر روبات استفاده شد با طرح مرسوم که در آن موتورها بین دو مدول قرار می گیرند، مدلی ارایه شد. از مزایای طرح جدید می توان به کاهش قابل توجه اندازه موتورهای موثر در بالا آمدن سر روبات اشاره نمود. بعد از شکل گیری ایده روبات چند نمونه آزمایشی ساخته شد و اشکالات آن برطرف شد و درنهایت روبات ساخته شد. روبات نهایی از 8 مدول تشکیل شده است که وزن هر مدول 135 گرم و اندازه آن 70×60×100 میلیمتر است. هر مدول دارای دو موتور dc برای ایجاد حرکات افقی و عمودی است. استرات‍ژی کنترل روبات به این صورت است که کاربر با استفاده از دو پتانسیومتر و دو کلید که بر روی برد فرستنده تعبیه شده است، دستورات لازم را به روبات ارسال می کند و گیرنده بعد از دریافت این دستورات آنها را به مدار پایه ارسال می کند و مدار پایه بعد از تجزیه و تحلیل این اطلاعات، دستورات لازم برای مدارهای پیرو را که روی هر مهره قرار دارد، می فرستد و مدارهای پیرو نیز زمان روشن بودن موتورها را کنترل می کنند. برای اجرای این استراتژی مدارهای الکترونیکی ابتدا به صورت آزمایشی و سپس به صورت نهایی طراحی شدند. این مدارها شامل مدار فرستنده، مدار پایه- که شامل گیرنده ومیکروکنترلر پایه است، مدار های پیرو- که بر روی هر مهره نصب می شوند- مدار شارژر باطری ها و مدار پروگرامر است.

در این پایان نامه ابتدا قطعات با استفاده از تکنولوژی گروهی دسته بندی شدند سپس عملیات اتوماسیون تخلیه پرس برای قطعات بدنه خودرو در قالب یک سلول رباتیک طراحی، شبیه سازی و اجرا گردیده است. در سه مرحله فوق بایستی علاوه بر اجزای فیزیکی سلول، ارتباطات آنها را نی جهت ایجاد ترتیب عملکرد سلول، در نظر داشت. در این راستا با در نظر داشتن مشخصات فنی ربات صنعتی به کار رفته به عنوان مهم ترین بخش سلول رباتیک، طراحی و ساخت دیگر المان های سلول شامل گریپر و پالت انجام شده است. اجزاء طراحی شده در چند نرم افزار مدل سازی کامپیوتری، مدل شده و وارد نرم افزار شبیه سازی سلول رباتیک شده اند. در نرم افزار شبیه سازی با تعیین خصوصیات استاتیکی و دینامیکی اجزاء، عملکرد واقعی سلول به صورت زمان واقعی بررسی می شود. پس از عملیات شبیه سازی، اجزای سلول مورد نظر مطابق با پروسه های ساخت تعیین شده، ساخته شده و با بهره گیری از ارتباطات و علم مکاترونیک سلول مورد نظر که شبیه سازی آن انجام شده، پیاده سازی و اجرا گردیده است. نتیجه این پژوهش عملی دستیابی به سلول رباتیک مورد نظر است که سبب حذف نیروی انسانی به خاطر شرایط کاری نامساعد همچون وجود آلودگی صوتی بالا و خطرات ناشی از صدمات فیزیکی، می گردد. افزایش پارامترهای ایمنی، میزان تولید، بهره وری، کیفیت قطعات و دقت در موقعیت دهی قطعات در پالت در عملیات اتوماسیون بارگیری و تخلیه پرس از دستاوردهای این پروژه است.

باافزایش کاربرد ماشینهای cnc در صنعت ، امر آموزش این نوع تجهیزات پیشرفته در مراکز آموزشی و صنعتی سهم بسزائی پیداکرده است .ازآنجا که این نوع ماشین آلات در ایران تاکنون ساخته نشده است و ماشینهای آموزشی cnc خارجی هم از امکانات بسیار محدودی برخورداربوده اند، لذا طراحی و ساخت ماشین فرز pc-cnc در دانشگاه صنعتی امیرکبیر با همکاری دانشکده های برق و مکانیک انجام پذیرفت . هدف اصلی استفاده از این ماشین آموزش بکارگیری و برنامه نویسی ماشینهای فرز cnc می باشد. این ماشین به جهت دارا بودن امکانات کامپیوتری در سطح بالا، در نوع خود بی نظیر است . از امکانات برتر این ماشین، شبیه سازی کامپیوتری قطعه را می توان ذکر کرد . به این ترتیب که پس از برنامه نویسی قطعه مورد نظر و قبل از اجراء، عمل ماشین کاری توسط کامپیوتر شبیه سازی می گردد و قطعه روی مانیتور کامپیوتر در دو صفحه xy و xz نشان داده می شود. هرگونه اشتباهی در برنامه از طریق کامپیوتر نیز اعلام می گردد. این امر سهولت فراوانی در زمینه برنامه نویسی و آموزش این نوع ماشین یا ابزارها ایجاد می کند. واحد کنترل دستگاه فرز cnc با استفاده ازکامپیوتر شخصی at طراحی و ساخته شده است . با مطالعه سیستم های cnc امکانات لازم سخت افزاری و نرم افزاری بطور کامل برآورده شده و سپس با توجه به قابلیتهای سیستم at، بخش تکمیلی سخت افزار که در حقیقت واسطه کامپیوتر و قسمت مکانیکی می باشد، با ساده ترین قطعات موجود در ایران ساخته شده است . در بخش نرم افزار باقرار دادن ادیتور راهنما و شبیه سازی گرافیکی تراش قطعه در صفحات مختلف بصورت پیوسته و یا قدم به قدم، غلط گیری از برنامه کار و اطلاع به کاربر توسط پیغام و همچنین محاسبه اتوماتیک مسیر نرم افزار، برنامه نویسی و اجرای آن برای کاربر بسیار سهل و آسان شده است . کلیه فانکشنهای فرز صنعتی دکل دراین سیستم پیاده سازی و از الگوریتم dda جهت حرکت ابزار روی مسیر مطلوب استفاده گردیده است . این دستگاه برای فرزکاری و سوراخکاری با دقت بالا در ابعاد کوچک بسیار مناسب است و در آموزش مقدماتی و پیشرفته ماشینهای cnc بسیار مفید می تواند باشد. مشخصات مکانیکی : دستگاه شامل سه محور z,y,x می باشد که هرکدام بطور مجزا قابل کنترل می باشد. ابعاد حرکت عبارتنداز : درجهت x = 200 میلیمتر، در جهت y = 100 میلیمترو در جهت z = 200 میلیمتر سرعت سرعت اسپیندل بین 100-2000 دور در ثانیه و قابلیت فرزکاری افقی و عمودی با دوران 90 درجه مشخصات الکتریکی و الکترونیکی : حرکت موتورهای محورهای z,y.x با موتور پله ای و زاویه هر پله 5 درجه است دقت دستگاه 01ˆ0میلیمتر و شبیه سازی در دو بعد xz,xy، موتور اسپیندل dc با قدرت 4ˆ0 کیلووات قابلیت های برنامه نویسی : حرکت های خطی و دائره ای - تصویر آئینه ای - دوران دستگاه مختصات قطعه - سیکلهای سوراخکاری و حفره تراشی، اصلاح ابزار در جهت شعاع و در جهت عمودی