در فصل اول تاریخچه ربات های بیمارستانی به خصوص ربات های پرستار مورد بررسی قرار می گیرد و سپس به بیان وظایف پرستاران پرداخته می شود. در فصل دوم به بررسی مکانیزم های موجود برای پایه ربات پرداخته می شود. سپس با توجه به اولویت بندی پارامترهای اهمیت یک مکانیزم مناسب برای پایه متحرک انتخاب می شود. در انتهای فصل دوم، نحوه کنترل ربات در قالب یک مثال آورده می شود. در فصل سوم ابتدا برای ربات مورد نظر، مکانیزم پایه و بازوی مناسب انتخاب می شود و سپس ماتریس های انتقال بین مختصات تعمیم یافته بدست می آید و معادلات سینماتیکی و دینامیکی ربات پرستار استخراج می گردد. در فصل چهارم ابتدا نوع چرخ ها، ابعاد و اتصالات آن مشخص می گردد، سپس طراحی اجزای مکانیکی صورت می گیرد و در فصل پنجم با توجه به معادلات استخراج شده در فصل سوم و نیز مشخصه های طراحی مانند گشتاور و دور موتورها، نحوه تعیین مقدار بار قابل حمل در پنجه شرح داده می شود. در فصل ششم به بررسی انواع خطاهای ربات متحرک، عوامل هر کدام از خطاها، روشهای کشف و از بین بردن خطاها پرداخته شده است و نهایتا از بین این روش های ذکر شده راه های مناسب جهت تست ربات طراحی شده انتخاب می شوند و مورد بررسی قرار می گیرند. فصل پایانی این نوشتار یک جمع بندی کلی و نتیجه گیری از مطالب گفته شده است.

در این پایان نامه، چگونگی تست و تعیین مشخصه های عملکردی یک نمونه ربات شش درجه آزادی ساخته شده، پس از مدلسازی آن، توسط انجام تست های آزمایشگاهی بر روی ربات مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا پس از معرفی ربات 6r ساخته شده، مدلسازی ریاضی سینماتیک و دینامیک آن توسط نرم افزار mathematica صورت گرفته است و کلیه معادلات سینماتیک و دینامیکی آن برای هر شش درجه آزادی آن، استخراج گردیده است. سپس مدل مکانیکی ربات توسط matlab و همچنین توسط نرم افزار adams ساخته شده است. نتایج شبیه سازی سینماتیک و دینامیک ربات در هر سه نرم افزار، جهت تایید نتایج، با یکدیگر مفایسه گردیده است . شایان ذکر است که الگوریتم کارآمدی نیز جهت حل مساله سینماتیک معکوس ربات، ارایه گردیده است. همچنین جهت سهولت در استفاده از ربات، نرم افزار شبیه سازی ربات در محیط visual c++ طراحی گردیده است. نرم افزار شبیه ساز ربات شامل بخش های مختلفی از قبیل شبیه سازی سینماتیک مستقیم، سینماتیک معکوس و کنترل ربات به روش لغزشی می باشد. در پایان روشی جهت اندازه گیری موقعیت و جهت گیری ربات در فضای کاری سه بعدی آن معرفی گردیده است. توسط این روش پارامترهای تست موقعیت و جهت گیری ربات مورد ارزیابی قرار گرفته است و تعداد 12 مشخصه عملکردی ربات 6r ، که شامل مشخصه های تست نقطه ای و همچنین تست مسیر می باشند، گزارش گردیده است. لازم بذکر است که کلیه نتایج تست های ازمایشگاهی مشخصه های عملکردی ربات مطابق با استاندارد iso9283 ارایه گردیده است.

نانورباتیک یا مانیپولیشن توسط نانوربات مبحث جدیدی است که در خصوص مانیپولیت کنترل شده اجسامی با اندازه نانومتری بحث می کند و مربوط به عکس العمل های موجود بین اجسامی در ابعاد اتمی و مولکولی است. مبحث نانورباتیک شامل دو گروه نانوربات های مشابه با ربات های در دنیای ماکرو و میکروسکوپ روبشی میله ای می شود. میکروسکوپ های روبشر میله ای گروه گسترده ای از میکروسکوپ ها هستند که در سال 1982 جهت تصویر برداری از سطوح اجسامی در اندازه های نانومتری ساخته شدند و ابزار اصلی آن ها پروب نوک تیزی است که در آن ها خواص مختلف فیزیکی بین اتم ها و مولکول های راس پروب و نمونه استفاده می کند. میکروسکوپ نیروی اتمی و میکروسکوپ روبشی تونلی پیشرفته ترین و کاربردی ترین روش های میکروسکوپ های روبشی میله ای هستند. میکروسکوپ نیروی اتمی بر پایه تشخیص نیروهای جاذبه یا دافعه بین سطوح کار می کند و از آن می توان برای نانو ذرات غیر رسانا نیز استفاده نمود که این امر خصوصا موجب کاربرد گسترده آن در نانوذرات بیولوژیکر گشته است. بلافاصله پس از اختراع spm ها ثابت شد که این ابزارها به عنوان نانومانیپولاتور هم قابل استفاده اند در حال حاضر ساخت مونتاژ در مقیاس نانو با استفاده از روش های شیمیایی بطور خلاصه خاص و یامیکروسکوپ های روبشی میله ای که تنها ابزار دسترسی به دنیای نانو هستند انجام می گیرد. پروپ میکروسکوپ به عنوان نانومانیپولاتور ساده برای جابجایی نانوذرات به شکل کشیدن یا راندن روی سطح، بریدن و تشریح، لمس کردن، نانولیتوگرافی/ دندانه گذاری ، بلند کردن اجسام و جابجایی بکارگرفته شده است. در ورود از دنیای ماکرو به دنیای نانو، پدیده اصلی کوچک شدن انداز اجسام است و تاثیر این تغییر طول به عنوان تاثیر مقیاس تعریف شده است که موجب تغییراتی در خواص فیزیکی و هندسی می شود. با در نظر گرفتن مسایل مربوط به تغییر مقیاس، رباتیک بر پایه فیزیک در مقیاس نانو و کنترل هوشمند در نانومانیپولیشن ضروری است. مکانیک و دینامیک در مقیاس نانو هنوز بطور کامل شناخته نشده است و فهم آن در جابجایی موثر و دقیق نانوذرات با استفاده از مانیپولاتور afm بسیار حایز اهمیت است. جهت بررسی مکانیک و دینامیک مانیپولیشن توسط نانوربات afm، دبه درک و فهم عکس العمل های تماس فیزیکی راس پروب با نمونه و نمونه با صفحه مبنا، و تغییر شکل های کانتیلور afm نیاز داریم. در این پایان نامه ، دینامیک نانومانیپولاتور afm در نانومالیپولیشن و مونتاژ ذرات. و حساسیت آن نسبت به تغییرات پارامترهای مختلف در راندن ذرات شبیه سازی شده است و موقعیت مکانی دقیق رای پروب و در نتیجه نانوذرات در هر لحظه از نانومانیپولیشن بدست آمده است که اساس کنترل دقیق جابجایی و مونتاژ ذرات و ابزارهای در مقیاس نانو است. همچنین رفتار دینامیکی ذره در شرایط مختلف بررسی شده است. معادلات سیناتیکی و دینامیکی حرکت پروب و ذره بر اساس نمودار آزاد مساله بدست آمده و شرایط اولیه براساس سرعت ثابت صفحه مبنا، هندسه و مواد کانتیلور، پروب و ذره تعیین شده اند. نهایتا شبیه سازی معادلات با استفاده از کدنویسی توسط نرم افزار mathematica5 انجام شده که توسط نتایج تحقیقات موجود، کاملا تایید شد.

چکیده ندارد.

در این رساله بازوهای مکانیکی با تاکید بر اثرات انعطاف پذیری بر عملکرد آنها به منظور ارایه الگوریتمی برای طراحی آنها مورد توجه قرار گرفته اند. زبان سمبولیک mathematica برای مدلسازی بازو مورد استفاده قرار گرفته است ، بازوی مکانیکی باروش ماتریس تبدیل بصورت گسترده و متمرکز و با جداسازی حرکتهای کوچک و حرکتهای بزرگ در حوزه فرکانس مدلسازی شده است ، که صحت و سقم نتایج این مدل به کمک با نتایج تعدادی آزمایش مورد تایید قرار گرفته است . این مدل قادر است اطلاعات مفیدی در مورد فرکانسهای طبیعی و مقادیر ویژه، پاسخ فرکانسی، شکل مودها و پاسخ زمانی ضربه متغیرها حالت خیز-w، شیب ، گشتاور m و نیروی برشی v ارایه دهد. این اطلاعات با مطالعاتی برروی حالتهای دوبازویی و یک بازو با جرم متمرکز برای یافتن محدودیتها و تاثیرات انعطاف پذیری بر کنترل مفاصل و عملکرد بازو بویژه سرعت ویژه سرعت عکس العمل و زمان توقف ، مورد استفاده قرار گرفته اند. با در نظر گرفتن همزمان تاثیرات فوق بعنوان ملاحظات سختی (stiffness) و قیودی که ملاحظات تنش و مقاومت (strength) بر سازه بازو تحمیل می کنند الگوریتمی جهت طراحی بازوی انعطاف پذیر که قادر است مشخصه های هندسه بازو، جنس و وظایف آن را برای عملکرد بهینه بهم مرتبط سازد پیشنهاد شده است . نهایتا نیز تاثیرات و چگونگی ملاحظه پیچیدگیهای که عملا ممکن است در هندسه بازو رخ دهند مورد بحث قرار گرفته اند.

در این رساله ابتدا با ذکر مقدمه ای در خصوص ربات های الاستیک ، مدل سیستم بازوهای صلب معادل یا equivalent rigid link system (erls) برای بررسی سینماتیک و دینامیک رباتهای صلب ارائه می گردد. بر اساس این مدل حرکت کلی سیستم به دو نوع حرکت بزرگ و کوچک تقسیم می شود، حرکات بزرگ و کوچک تقسیم می شود، حرکات بزرگ بیانگر حرکت ربات با فرض صلب بودن بازوهای آن است و حرکات کوچک بیانگر حرکات ناشی از تغییر فرم نسبی بازوها در اثر انعطاف پذیری است که این نوع حرکات ماهیتا ارتعاشی هستند. سپس مطابق مدل ارائه شده سینماتیک مستقیم رباتهای الاستیک بر اساس تبدیل همگن و مفهوم بردار جابجایی که بوسیله روش اجزا محدود تعریف می شود، بیان می گردد و در نهایت با بهره گیری از روش لاگرانژ و تحلیل برنولی - اویلر تیرها و با استفاده از روش اجزا محدود معادلات دینامیکی ربات الاستیک به صورت دو معادله کوپله که در آن معادله حرکت بزرگ غیرخطی و معادله حرکات کوچک خطی می باشد، بدست می آید. در طی بیان مدلسازی فوق تحلیل بردار جابجائی بازوها بر اساس روش اجزا محدود با ذکر ماتریس های شکل مربوطه در حالات گوناگون مفاصل و همچنین روابط مورد نیاز ارائه می گردد. در ادامه، حل معادلات دینامیکی کوپله ربات های الاستیک در قالب دو نوع روش کلی الف ) روش صریح (explicit) ب ) روش ضمنی (implicit) بیان گردیده و مزایا و معایب هر کدام از آنها بررسی می گردد، سپس بر اساس ترکیب این دو نوع روش بهره گیری از محاسن هر دو آنها روش انتگرال گیری پی در پی یا sequential integration method (sim) جهت حل معادلات دینامیکی حرکت ربات الاستیک بر اساس مدل سیستم بازوهای صلب معادل (erls) ارائه می گردد. همانگونه که گفته شد، معادلات دینامیکی ربات الاستیک شامل دو معدله کوپله است که یکی غیرخطی و بیان کننده حرکات بزرگ ناشی از صلبیت بازوهای ربات و دیگری خطی و بیان کننده حرکات کوچک ارتعاشی ناشی از تغییر فرمهای نسبی بازوها می باشد. با توجه به اینکه برای حل معادلات غیرخطی روش صریح و برای حل معادلات خطی روش ضمنی مناسب می باشد، در روش انتگرال گیری پی در پی به عنوان یک روش ترکیبی در هر فاصله زمانی از معادله خطی حرکات کوچک به صورت ضمنی انتگرال گیری شده و بر اساس نتایج آن معادله غیرخطی حرکات بزرگ به صورت انتگرال گیری می شود. پایداری و همگرائی جواب معادلات در روش انتگرال گیری به صورت صریح انتگرال گیری می شود. پایداری و همگرائی جواب معادلات در روش انتگرال گیری پی در پی تضمین شده است .پس از بررسی روش انتگرال گیری پی در پی با ارائه دو مثال کارآیی این دو روش در خصوص سیستم های دارای حرکات وابسته، مشابه ربات های الاستیک ، تحقیق می گردد. در ادامه رساله با استفاده از برنامه کامپیوتری mathematica نتایج حاصل از تحلیل دینامیکی حرکت ربات های الاستیک به روش انتگرال گیری پی در پی شبیه سازی می گردد. توسط این برنامه ابتدا ضرایب معادلات دینامیکی، شامل ماتریس های اینرسی و اینرسی تلفیقی حرکات بزرگ و کوچک و ماتریس های میرائی و سختی حرکات کوچک مخاسبه می شوند، سپس بردارهای نیروی اعمالی در حرکات بزرگ و کوچک بدست می آید. در نهایت با اعمال الگوریتم روش انتگرال گیری پی در پی معادلات دینامیکی حل گردیده و نتایج به صورت نمودارهایی برای تغییر مکان و مشتقاتئ آن (در هر دو نوع حرکت ) و همچنین مختصات حرکت پنجه، نسبت به زمان ارائه می گردد. در خاتمه با اعمال برنامه کامپیوتری بر روی چند نمونه ربات الاستیک نمودارهای نظیر آنها ارائه شده است .

دینامیک بازوی مکانیکی دارای مشخصات ذاتی از قبیل غیرخطی بودن و کوپله بودن زیاد (بنابر تاثیر نیروهای اینرسی، جانب مرکزی، کوریولیس و جاذبه) می باشد. این مشخصات موجب پیدایش مشکلاتی در پیشگویی رفتار دینامیکی ساختمان بازوی مکانیکی داده شده، می شود. این نیروهای موثر بشدت به ساختار هندسی و شرایط کاری بازوی مکانیکی بستگی دارند. بنابراین، لازم است که برای رسیدن به طرح بهینه، رفتار دینامیکی ربات را تحت شرایط مختلف بررسی کرد. در این پروژه مشخصه ای برای اندازه گیری عملکرد دینامیکی بازوی یک ربات نسبت به تغییرات پارامترهای هندسی آن، تعریف شده است . چون رفتار دینامیکی بازوی ربات به شدت به ترمهای اینرسی اش بستگی دارد، مشخصهء عملکرد بصورت یک تابع لگاریتمی از حساسیت مقادیر ویژهء ماتریس اینرسی نسبت به تغییرات پارامترهای هندسی ربات تعریف شده است . همچنین، چون ماتریس اینرسی تابعی از جابجایی مفصلی است ، در این پروژه، عملکرد نسبت به پارامترهای غیر صفر ربات صنعتی puma 560، در محدودهء زوایای مفصلی بررسی شده است . این پروژه در ابتدا مروری بر سینماتیک و دینامیک ربات دارد و سپس روشهای تولید مسیر بطور خلاصه توضیح داده می شود. در فصل پنجم و ششم که عمده پروژه در این رابطه می باشد، رفتار دینامیکی رباتهای scara و puma560 بررسی شده و نتایج آن بطور مبسوط توضیح داده شده است . در خاتمه، برنامهء کامپیوتری که به زبان visual basic (4) نوشته شده است ، مبنای کار طراحی ربات می باشد که با توجه به اطلاعات ورودی، نمودارهای رفتار دینامیکی ربات در خروجی رسم می شود و در نتیجه طراح می تواند رفتار دینامیکی ربات را قبل از ساخت پیش بینی کند.

در این پایان نامه نحوه مدل سازی کوره دوار سیمان را بررسی می نمائیم. مدل مورد نظر ما شامل یک استوانه فولادی با ضخامت متغیر است که تحت بارهای حاصل از وزن آسترنسوز، ساتلیتها، چرخدنده ها و مواد (کلینگر) داخل کوره قرار دارد. همچنین این مدل تحت بارهای حرارتی که نسبت به محور کوره متغیر هستند، می باشد. یک مدل ریاضی برای هر یک از موارد فوق بدست آمده است که به ترتیب زیر می باشد: ابتدا روش حل عددی مسئله مورد بررسی قرار گرفته و بطورتئوریک علل استفاده از نوع المان مورد تحلیل بیان شده است . سپس بارهای حرارتی و غیرحرارتی مدل شده اند، نخست مدل استوانه ای آسترنسوز بررسی شد و ملاحظه گردید براساس فرضیات اساسی سینماتیک مرتبط با تغییر شکل یک پوسته نازک نیروهای عکس العملی بر واحد سطح بین پوسته فولادی و لایه آجر در سطح مقطع کوره، نسبت به تغییرات زاویه در آن بطور خطی تغییر می کند، سپس زاویه انحراف مواد داخل کوره، در حین چرخش کوره بدست آمد. همچنین تکیه گاهها و وزن کولرهای ساتلیتی مورد تحلیل و بررسی قرار گرفتند. در نهایت کوره دوار یکی از خطوط تولید در صنعت سیمان کشور مورد تحلیل تنش و کرنش قرار گرفته و نقاط ضعف و قوت آن بررسی شده است و ملاحظه گردید نقطه بحرانی کوره از نظر خیز و تنش بین ایستگاه سوم و چهارم قرار دارد یعنی ناحیه ای که کولرهای ساتلیتی در آنجا مستقر هستند. با تغییر ضخامت در پوسته آن ناحیه، توزیع تنش در کوره یکنواخت تر گردیده است . در تحلیل تنشهای حرارتی کوره، ابتدا انبساط خطی کوره بدست آمده که ملاحظه گردید این خیز بسیار زیاد و غیرقابل صرفنظر کردن می باشد. سپس تنشهای حرارتی مورد بررسی قرار گرفته است که تقریبا 30 درصد از مجموع کل تنش در کوره را شامل می شود.