سینماتیک و دینامیک ربات مارمانند در حرکت کرم‌مانند بر روی سطح شیب‌دار

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقاله 5، دوره 24، شماره 1، بهمن 1391، صفحه 71-86   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/fum-mech.v24i1.21493

نویسندگان

جواد صافحیان^* ؛ علیرضا اکبرزاده

دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

ربات‌های مارمانند نوعی از ربات‌ها با تعداد درجات آزادی بالا می باشند که از به هم پیوستن لینک‌های مشابه توسط مفاصل یک یا دو درجه آزادی تشکیل شده اند.این ربات ها نسبت به ربات‌های دارای پا و یا چرخ ویژگی های زیادی دارند. در این مقاله سینماتیک و دینامیک ربات مارمانند برای حرکت کرم‌مانند، روی سطح شیب‌دار، برای اولین بار بررسی شده‌است. حرکت کرم‌مانند از انواع حرکتی است که ربات مارمانند در صفحه‌ی عمودی انجام می دهد. در ابتدا موقعیت، سرعت، شتاب و زوایای نسبی لینک‌ها با استفاده از منحنی سرپنوید محاسبه و معادلات دینامیکی با توجه به سینماتیک ربات به کمک معادلات نیوتن به دست میآیند. نیروی اصطکاک به عنوان تنها نیروی پیشروی با مدل کولمب، مدل می شود. سپس به تأثیر عواملی چون ضریب اصطکاک و زاویه‌ی سطح شیب‌دار پرداخته شده و نشان داده شده‌ است که با افزایش این دو ضریب، گشتاور مورد نیاز افزایش می یابد. برای تأیید معادلات سینماتیک و دینامیک ارائه‌شده، از روش لاگرانژ و نرم‌افزار تجاری وباتس استفاده شده است. هم‌چنین، از معادلات سینماتیک و دینامیک ارائه‌شده، می توان برای تولید حرکت‌های دیگر ربات مارمانند که در صفحه‌ی عمودی اتفاق می افتند نیز استفاده کرد. از طرف دیگر اهمیت هندسه‌ی لینک هاروی گشتاور موتورها نیز مورد بررسی قرار گرفته‌است. در انتها، به جزئیات ربات مارمانند FUM- Snake 3 پرداخته شده است. آزمایش های عملی صورت‌گرفته با استفاده از این ربات، نتایج نرم‌افزار وباتس و مدل دینامیکی را تصدیق می نماید.

کلیدواژه‌ها

ربات مارمانند؛ منحنی سرپنوید؛ سینماتیک و دینامیک؛ سطح شیب‌دار

مراجع