در این پایان نامه ابتدا به عنوان مقدمه، در مورد رباتهای ساخته شده در جهان و آمارهای استفاده از ربات در کشورهای صنعتی مطالبی بیان می شود و سپس جهت آشنایی با رباتهای سه درجه آزادی و بخصوص ربات 3pو دلایل استفاده از این ربات بخشی را اختصاص داده در ادامه مدلسازی سینماتیک ودینامیک این سیستم را بررسی کرده تا بتوان در قسمت طراحی از آن بهره جست در ادامه مباحث ساخت و پروسه ساخت قطعات ربات 3p مطرح می گردد. قطعات این ربات با دقت بسیار بالا توسط دستگاه cnc ساخته شده اند. این ربات در دو محور z و y دارای دقت 01/0 میلیمتر می باشد و در محور x دارای دقت 2، 0 میلی متر می باشد. در ساخت آن از قطعات استاندارد به نحو مطلوبی بهره گرفته شده است. روش کار بصورت تیمی بوده و قسمت های کنترل و برق سیستم را گروه دیگری انجام داده اند.

استخراج معادلات حرکت ربات برای شبیه سازی دینامیکی و طراحی سیستم کنترل امری اجتناب ناپذیر است ولی روش هایی که وجود دارند بیشتر به مدل سازی ربات هایی با لینک های صلب و مفاصل ایده ال می پردازند. لذا در این پایان نامه دو روش سیستماتیک برای استخراج معادلات حرکت ربات با لینک الاستیک ارایه گردیده است. در روش اول استخراج معادلات حرکت با استفاده از فرمولاسیون لاگرانژ و استفاده از ماتریس های 4×4 انجام می گردد در حالی که روش دوم از فرمولاسیون گیبس –اپل و ماتریس های 3×3 برای استخراج این معادلات استفاده می کند از انجا که از روش مذکور کمتر در حل دوباره معادلات حرکت استفاده شده لذا در این پایان نامه مبانی این روش هر چند به اختصار در قسمت پیوست آورده شده است در هر دو روش از تکنیک مودهای فرضی برای بیان تغییر فرم لینک ها استفاده می شود براساس فرمولاسیون استخراج شده دو الگوریتم بازگشتی ارایه گردیده است که به طور خودکار و سیتماتیک به استخراج معادلات حرکت می پردازد . به منظور مقایسه این دو روش پیچیدگی محاسباتی هر کدام مورد بررسی قرار گرفته است. بدین معنا که در هر دو الگوریتم پیشنهادی تعداد عملیات ضرب و جمع که برای استخراج معادلات مورد نیاز است محاسبه می گردد در پایان برای حصول اطمینان از صحت معادلات استخراج شده به شبیه سازی معادلات حرکت پرداخته ونتایج حاصل از شبیه سازی را با نتایج شبیه سازی دیگر مراجع مقایسه می کنیم

باگسترش کاربردهای رباتیک در بخش های مختلف صنعت، ایمنی و قابلیت اعتماد یک ربات به عنوان دو فاکتور مهم در طراحی ربات ها مطرح شده اند. برای افزایش قابلیت اعتماد و ایمنی یک ربات باید احتمال بروز خطا و نقص را در آن کاهش داد. احتمال خرابی ربات را در صورتی که بتوان قطعات و اجزاء بحرانی را پیدا کرد و علل به وجود آمدن نقص و خطا را در آن ها مشخص کرد، می توان بهبود داد. آنالیز انواع خطا و تحلیل اثرات آن (fmea) روشی است که با تجزیه و تحلیل پتانسیل های خطا یک طرح آن ها را به وسیله معیاری به اسم عدد اولویت ریسک (rpn) رتبه بندی می کند و در نهایت خطاهایی که عدد ریسک بالایی دارند را با پیشنهاد اقدامات اصلاحی، بهبود می بخشد. در این پایان نامه با استفاده از این تکنیک پتانسیل های خطای موجود در طراحی و ساخت یک ربات سه درجه آزادی کارتزین و یک ربات شش درجه آزادی دورانی، بررسی و رتبه بندی شده است. به کمک این تحلیل مشخص شده است که برای ربات کارتزین انبساط صفحات و گرادیان دمایی بال اسکرو و با اعداد ریسک 504 و 648 در اولویت بررسی و اصلاح هستند. همچنین شافت انتقال قدرت به لینک دوم نیز در ربات دورانی با عدد ریسک 420 حالت بحرانی دارد. در نهایت با پیشنهاد راه حل های مناسب برای پتانسیل های خطای بحرانی، ریسک حاصل از آن ها کاهش یافته است. امروزه گسترش بازارهای داخلی و خارجی مستلزم ارائه محصولات با کیفیت از طریق تامین نیازهای مشتریان در طراحی و تولید محصولات است. لذا اعمال یک مدیریت خوب برای بالا بردن کیفیت مطلوب مشتری در طراحی ربات لازم است. توسعه مشخصه های کیفی محصول (qfd) یکی از ابزارهای مدیریت کیفیت است که به کمک چهار ماتریس ، فرآیند طراحی و تولید را به گونه ای برنامه ریزی می کند که محصول نهایی کیفیت دلخواه مشتری را دارا باشد. در این پایان نامه مراحل مختلف طراحی و تولید دو ربات کارتزین و دورانی با استفاده از این روش برنامه ریزی شده است. در مراحل چهارگانه فرآیند به ترتیب مشخصه های محصول، مشخصه های قطعات محصول، فرآیندهای تولید و کنترل فرآیندهای تولید به لحاظ اهمیتی که در تضمین کیفیت نهایی ربات دارند رتبه بندی شده اند. مثلا مشخص گردیده است که اگر مشتری انتظار دقت بالا را از ربات دورانی دارد، کنترل هم محوری و کنترل لقی از کنترل های بسیار مهم در تضمین کیفیت محصول هستند.

کابرد ربات به عنوان یک ابزار در بهبود شرایط کاری و انجام کاری سخت و دقیق در محیطهایی که امکان کار انسان در آن مهیا نیست و یا هر گونه خطا صدمات جبران ناپذیری را به مجموعه تحمیل مینماید، هر روز بیش از پیش نمایان میشود و نفوذ آن در صنعت کاملا محسوس مینماید. استفاده از رباتها در صنایع گوناگون مستلزم شناخت گونه های مختلف ربات، محدوده کاری و دقت های آنهاست. حال آنکه دقت آنها در گرو خطاهای ناشی از ساخت، نصب اجرا و سیستم کنترلی میباشد. پس باید بتوان داده های استخراج شده از ربات که بیانگر خطاها میباشد تحلیل نمود و با توجه به کاربرد مورد نظر، حیطه عملکرد صحیح ربات را مشخص نمود و یا با انجام تغییراتی که استخراج پارامترهای خطا گویای محل آن است در سدد کاهش خطاها برآمد. در این پایان نامه سعی شده تا علل عمومی خطاها برای یک ربات 3 پی مورد بررسی قرار گیرد. هر یک از خطاهای المانها، همینطور خطاهای نصب آنها و تاثیر هر یک لحاظ گردد. به منظور داده برداری از یک دوربین دیجیتال و نرم افزار بینایی استفاده شد که به کمک آن نرم افزار میزان خطای موقعیتی و عدم مستقیم بودن محاسبه گردید. و داده های با استفاده از استانداردهای vdi3441.1so 9283.iso230-2.vdi2617.bs 3800 مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت که با توجه به تحلیلهای انجام گرفته راهکارهایی جهت بهبود، کاهش و یا حذف خطاهای بوجود آمده پیشنهاد شده است.

با افزایش نیاز به روباتهای صنعتی در بین صنایع مختلف، لزوم توجه به مبحث کنترل این دستاورد نوین بشر اهمیت ویژه ای یافته است. نیاز به کنترل بهتر، باعث جایگزینی کنترلرهای هوشمند به جای سیستم های قدیم در سیستم های خودکار گشته که درخشش و اوج این فن آوری را می توان در تکنولوژی روباتیک مشاهده نمود.در این پروژه پس از بررسی وضعیت تکنولوژی روباتیک در جهان، با کنترلرهای منطقی برنامه پذیر ‏‎(plc)‎‏ آشنا خواهیم شد و سپس عملگرهای یک نوع روبات صنعتی توسط سیستمهای پنوماتیک مدلسازی و سپس با استفاده از کنترل کننده های منطقی برنامه پذیر، برنامه ریزی و کنترل می شوند. در این بررسی به منظور ملموس شدن بیشتر قدرت ‏‎plc‎‏، در کنترل و برنامه ریزی روبات، نرم افزار شبیه سازی و کنترل روبات سه درجه آزادی توسط ‏‎plc‎‏، طراحی شده است، این نرم افزار با شبیه سازی و کنترل عملگرهی روبات 3 درجه آزادی، و ارائه نتیجه به صورت گرافیکی، کاربر را با مکانیزم کنترل روبات توسط ‏‎lc‎‏‏‎p‎‏ بیشتر آشنا می سازد.در انتهای این پروژه توانائیهای بانک اطلاعاتی روباتیک ارائه خواهد شد که با استفاده از این نرم افزار کاربر می تواند به اطلاعات مورد نیاز درباره روباتهای صنعتی دست یابد.