فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحات:104
پایان نامه کارشناسی ارشد در رشته مکانیک (گرایش طراحی کاربردی)
فهرست مطالب:
1-مقدمه
1-1 معرفی ساختارهای تنسگریتی: 1
1-2 کاربرد ساختارهای تنسگریتی در رباتیک: 3
1-3 نحوه¬ی تغییر شکل در ساختار مکانیزمهای تنسگریتی: 3
1-4 نمونه¬هایی از مکانیزم¬های تنسگریتی: 4
1-5 تحقیقات صورت پذیرفته در زمینه¬ی ربات¬های تنسگریتی در دانشگاه شیراز: 13
1-6 طرح کلی رئوس مطالب: 14
2-آنالیز استاتیکی، سفتی و دینامیکی یک مکانیزم تنسگریتی فضایی جدید
2-1 مقدمه: 16
2-2 سینماتیک مکانیزم: 17
2-2-1 معرفی مکانیزم: 17
2-2-2 آنالیز موقعیت: 19
2-2-3 آنالیز سرعت و شتاب: 21
2-3 آنالیز استاتیکی و سفتی مکانیزم: 23
2-3-1 آنالیز استاتیکی: 23
2-3-2 آنالیز سفتی: 24
2-4 دینامیک مکانیزم: 28
2-4-1 نیروهای تعمیم یافته: 29
2-4-2 معادلات حرکت: 30
2-4-3 شبیه سازی و نتایج: 31
3-آنالیز استاتیکی و دینامیکی مکانیزم تنسگریتی 3-UPS
3-1 مقدمه: 35
3-2 معرفی مکانیزم: 36
3-3 سینماتیک مکانیزم: 38
3-3-1 سینماتیک صفحه¬ی متحرک: 38
3-3-2 سینماتیک بازوهای مکانیزم : 39
3-4 محاسبه¬ی عبارت¬های ، و : 43
3-5 آنالیز استاتیکی: 45
3-5-1 نیروی تعمیم یافته¬ی فنرها: 45
3-5-2 نیروهای تعمیم یافته¬ی گرانشی: 46
3-5-3 نیروی تعمیم یافته¬ی ناشی از محرک¬های هیدرولیکی: 46
3-5-4 معادلات تعادل استاتیکی: 47
3-6 استخراج معادلات دیفرانسیل سیستم: 48
3-7 شبیه سازی حرکت مکانیزم: 50
4- شبیه سازی و ساخت مکانیزم تنسگریتی 3-PUS
4-1 مقدمه: 54
4-2 معرفی مکانیزم: 55
4-3 سینماتیک مکانیزم: 59
4-3-1سینماتیک معکوس: 59
4-3-2 آنالیز سرعت: 61
4-4 آنالیز استاتیکی مکانیزم: 62
4-4-1 مختصات مستقل و وابسته: 62
4-4-2نیروهای تعمیم یافته¬ی فنرهای جانبی: 65
4-4-2نیروی تعمیم یافته¬ی ناشی از محرک¬ها: 67
4-5 مدل سازی مکانیزم با استفاده از Sim Mechanic: 69
4-6 معرفی ربات ساخته شده: 72
4-6-1 قطعات مکانیکی مکانیزم: 72
4-6-2 قطعات الکترونیکی و کنترل موتورهای مکانیزم: 73
5-نتیجه¬گیری و پیشنهادات:
5-1 نتیجه گیری: 76
5-2 پیشنهادات: 78
ضمیمه الف: کد میکرو کنترلر 79
فهرست منابع: 86
فهرست جدول ها:
جدول 2-1: پارامتر¬های هندسی مکانیزم پیشنهادی 32
جدول 3-1: پارامتر¬های هندسی مکانیزم پیشنهادی 50
جدول 4-1: پارامتر¬های هندسی مکانیزم پیشنهادی 69
جدول 4-2: قطعات مکانیکی مکانیزم 74
جدول 4-3: قطعات الکتریکی مکانیزم 74
جدول 4-4: معرفی نماد¬های استفاده شده در برنامه نوشته شده جهت کنترل موتور¬ها 76
فهرست شکل ها:
شکل 1-1: ساختار¬های تنسگریتی سنلسون 1
شکل 1-2: ساختار تنسگریتی گنبدی فولر 2
شکل 1-3: مکانیزم تنسگریتی منشوری T-3 4
شکل 1-4: مکانیزم تنسگریتی نوع اول ارائه شده توسط اسکلتون و همکاران 5
شکل 1-5 مکانیزم تنسگریتی نوع دوم ارائه شده توسط اسکلتون و همکاران 6
شکل 1-6: مکانیزم تنسگریتی ارائه شده توسط آلبرت رویرا و همکاران 6
شکل 1-7: مکانیزم تنسگریتی فضایی با شش درجه آزادی، 3-PUS ارائه شده توسط آرسنالت و گاسلین 7
شکل 1-8: مکانیزم تنسگریتی فضایی سه درجه آزادی ارائه شده توسط آرسنالت و گاسلین 8
شکل 1-9: مکانیزم تنسگریتی سه درجه آزادی ارائه شده توسط موهر و آرسنالت 8
شکل 1-10: مکانیزم تسگریتی تران 9
شکل 1-11: مکانیزم تنسگریتی مارشال 10
شکل 1-12: مکانیزم تنسگریتی سه درجه آزادی ارائه شده توسط تور 11
شکل 1-13: مکانیزم تنسگریتی ارایه شده توسط اوفر شای و همکاران 11
شکل 1-14: مکانیزم تنسگریتی فضایی ارائه شده توسط کران و مون 12
شکل 1-15: مکانیزم تنسگریتی صفحه¬ای ارائه شده توسط کران و مون 13
شکل 2-1: مدل مکانیزم تنسگریتی پیشنهادی 18
شکل 2-2: مدل گرافیکی مکانیزم تنسگریتی 18
شکل 2-3: محرک¬های پیستونی و کابلی مکانیزم پیشنهادی 19
شکل 2-4: نیرو در محرک¬های مکانیزم 32
شکل 2-5: تغییرات طول پیستون و کابل در محرک فنری 33
شکل 2-6: نیرو در محرک¬های مکانیزم 34
شکل 2-7: تغییرات طول پیستون و کابل در محرک فنری 34
شکل 3-1: مکانیزم تنسگریتی3-UPS. 36
شکل 3-2: مکانیزم تنسگریتی3-UPS، (a) صفحه¬ی ثابت، (b) صفحه¬ی متحرک مکانیزم 37
شکل 3-3: بازو¬ی i ام مکانیزم 42
شکل 3-4: نیرو در محرک¬های مکانیزم تنسگریتی 51
شکل 3-5: تغییرات مختصات تعمیم یافته 51
شکل 3-6: تغییرات سرعت مکانیزم 52
شکل 3-7: نیرو در محرک¬های مکانیزم تنسگریتی 52
شکل 3-8: تغییرات مختصات تعمیم یافته 53
شکل 3-9: تغییرات سرعت مکانیزم 53
شکل 4-1: مکانیزم تنسگریتی 3-PUS 55
شکل 4-2: نمای جانبی مکانیزم تنسگریتی ساخته شده 56
شکل 4-3: نمودار حرکتی مکانیزم تنسگریتی 57
شکل 4-4: پایه¬¬ی مکانیزم و موقعیت مفصل¬های منشوری 58
شکل 4-5: بازوی iام مکانیزم 58
شکل 4-6: نمودار تغییرات مختصات گره اول، بین دو موقعیت تعادلی 70
شکل 4-7: مدل سازی مکانیزم در نرم افزار Matlab 71
شکل 4-8: نمای بالایی مکانیزم پیشنهادی 72
شکل 4-9: درایور مکانیزم تنسگریتی 74
1- مقدمه
1-1 معرفی ساختار¬های تنسگریتی:
برای اولین بار مفهوم تنسگریتی، توسط سنلسون و فولر در اواخر دهه¬ی 1940 مطرح شد. دیدگاه سنلسون به ساختار¬های تنسگریتی تنها یک نگاه هنری بود. تعدادی از ساختار¬های تنسگریتی سنلسون در شکل زیر نشان داده شده است[1].
شکل 1-1: ساختار¬های تنسگریتی سنلسون[1].
در مقابل، فولر، از مفهوم تنسگریتی به عنوان یک ایده¬ در معماری استفاده کرده است. در شکل 1-2، یکی از ساختار¬های تنسگریتی گنبدی شکل او نمایش داده شده است. بسیاری از ایده¬های او هنوز در معماری استفاده می-شوند[2].
شکل 1-2: ساختار تنسگریتی گنبدی فولر[2].
فولر ساختار¬های تنسگریتی را اجتماعی از اجزاء تحت کشش و تحت فشار که در سیستمی ناپیوسته از اجزاء تحت فشار قرار گرفته¬اند تعریف کرد[3]. همچنین پیو در یک تعریف دیگر، ساختار¬های تنسگریتی را به این صورت تعریف کرده است: هنگامی یک سیستم تنسگریتی برقرار می¬شود که مجموعه-ای از اجزاء ناپیوسته و تحت فشار با مجموعه¬ای پیوسته از اجزاء تحت کشش متقابلا تحت اثر قرار گیرند و یک حجم پایدار را در فضا بوجود آورند. این تعریف عام¬ترین تعریفی است که در مراجع مختلف از سیستم تنسگریتی ارائه می¬شود[4].
1-2 کاربرد ساختار¬های تنسگریتی در رباتیک:
در سال¬های اخیر ایده حرکت و تغییر شکل در ساختار¬ها تنسگریتی مطرح شده است. می¬توان با یک تغییر طول مناسب در کابل¬ها و عضوهای فشاری حرکت مطلوب و تغییر شکل مورد نظر را در سازه ایجاد کرد. لذا ساختار¬های تنسگریتی یک ایده جدید برای طراحی و ساخت ربات¬هایی با ویژگی¬های ویژه نسبت به ربات¬های متداول می¬باشند.
بسیاری از ویژگی¬های ساختار¬های تنسگریتی، آنها را برای استفاده در رباتیک مناسب کرده است. به عنوان نمونه¬ای از این ویژگی¬ها، می¬توان به موارد زیر اشاره کرد. این نوع سازه¬ها دارای جرم کم، در عین حال محکم و دارای نسبت مقاومت به جرم استثنایی می¬باشند. در این ساختار¬ها، عضو-ها تنها تحت نیرو¬های محوری قرار گرفته¬اند و نیرو¬های خارجی وارد بر سیستم بصورت محوری و بدون گشتاور در سیستم پخش می¬شود و در نتیجه مقاومت سیستم افزایش می-یابد. علاوه بر این با جرم کم دارای حرکت سریع می¬باشند و اثر اینرسی کمتر مشکل ساز است. این ساختار¬ها دارای قابلیت صرفه جویی در حجم هستند و می¬توانند به نحوی طراحی شوند که در زمانی که از این ساختار¬ها استفاده نمی-شود حجم بسیار کمی اشغال ¬کنند[5]. با توجه به وجود عضو-های انعطاف پذیر، ساختار¬های تنسگریتی می¬توانند شوک¬ها را جذب کنند. در نهایت چون ساختار¬های تنسگریتی مکانیزم¬هایی موازی می¬باشند هر کدام از محرک¬ها به تنهایی می¬توانند درجات آزادی سیستم را تحت تاثیر قرار دهند[6].
