آموزش شبیه سازی بازوهای رباتیک در محیط متلب و سیمولینک

آموزش شبیه سازی بازوهای رباتیک در محیط متلب و سیمولینک

اتوماسیون در بخش‌های مختلف صنعت و کارهای تولیدی در چند دهه اخیر ظهور پیدا کرده است و روز به روز نیز در حال توسعه می باشد. بیش از چند دهه از ظهور کارخانجات کاملا مکانیزه که در آن ها تمامی پروسه ها اتوماتیک بوده و نیروی انسانی در آن نقش اجرائی ندارد، نمی گذرد. اما در چند ساله اخیر شاهد به وجود آمدن کارخانجات مکانیزه ای بوده ایم که طراحی، ساخت و نحوه کار آن ها واقعا حیرت انگیز است. ایده و دانش کنترل اتوماتیک و استفاده از سیستم های مکانیزه در کارخانجات به جنگ جهانی دوم می رسد. اما تحولات عظیم و چشم گیر آن در سال های اخیر به وقوع پیوسته است. ربات ها جدی ترین مرحله تلاش انسان جهت صنایع اتوماتیک به شمار می روند. این ماشین های ساخت دست بشر که لزوما حرکت هایی شبیه انسان ندارند، توان تصمیم گیری و ایجاد و کنترل فعالیت های از پیش تعیین شده را دارند.

مکانیزم ها و ربات های صنعتی از اجزای اصلی اکثر سیستم های اتوماسیون مدرن می باشند که از آن‌ها برای انتقال نیرو، گشتاور و انجام دقیق حرکت و کار استفاده می شود. داشتن اطلاعات دقیق از سینماتیک و دینامیک بازوهای صنعتی در طراحی و کنترل آن ها نقش بسیار مهمی دارد. درک پیچیدگی ربات ها و کاربردشان نیازمند دانش فنی در زمینه مهندسی کنترل، مهندسی مکانیک، مهندسی الکترونیک، مهندسی صنایع و سیستم‌ها، مهندسی کامپیوتر، اقتصاد و ریاضیات می باشد. شاخه های جدید مهندسی نظیر مهندسی ساخت، مهندسی کاربردها (که وظیفه تهیه دانش فنی مورد نیاز تولیدکنندگان را دارد) و مهندسی اطلاعات (که وظیفه جمع آوری اطلاعات مورد نیاز سیستم های کامپیوتری جهت حل مسائل پیچیده صنعتی که نیازمند تخصص قابل توجه باشد را دارد) پا به عرصه وجود گذاشته اند تا به نوعی با پیچیدگی شاخه رباتیک و اتوماسیون صنعتی سروکار داشته باشند.

بازوی مکانیکی شامل چندین واصل است که با مفصل ها به هم وصل می شوند. این واصل ها در جهات مختلف در فضای کاری قادر به حرکت می باشند. عامل تحریک مفصل می تواند مستقیماً یا از طریق بعضی انتقالات مکانیکی بر واصل بعدی متصل شود. به واصل نهایی بازوی مکانیکی وسیله کاری ربات وصل شده است که به آن مجری نهایی می گویند. هر یک از مفصل های ربات یک محور مفصل دارند که واصل حول آن می چرخد. هر محور مفصل یک درجه آزادی (D.O.F) تعریف می کند. دو نوع مفصل اصلی به صورت گسترده در صنعت ربات ها به کار گرفته می شود. مفصل دورانی که نمایش دهنده حرکت چرخشی حول یک محور است و مفصل انتقالی یا لغزشی که نمایش دهنده حرکت خطی در طول یک محور می باشد.

این مجموعه آموزشی دربرگیرنده اصول علم رباتیک مربوط به بازوهای صنعتی، شامل سینماتیک، دینامیک و طرح ریزی حرکت می باشد. هدف ما ارائه مقدمه ای برای مهم ترین مفاهیم مرتبط با ربات های صنعتی و دیگر سیستم های مکانیکی می باشد. در بخش اول این مجموعه آموزشی نقاط نظری مربوط به تئوری ربات ها مطرح خواهد گردید. تئوری و اصول اولیه به کاررفته در این مجموعه آموزشی برگرفته از ۷ فصل اول کتاب معروف و شناخته‌شده شبیه سازی و کنترل ربات نوشته مارک دبلیو اسپانگ و ویدساساگار و هاچینسون می باشد. سپس در بخش کاربرد، مفاهیم یاد شده را در محیط متلب پیاده سازی خواهیم کرد. اگر بخواهیم تحلیل های مکانیکی را در متلب انجام دهیم، به دو صورت می‌ توان عمل کرد، یک اینکه با همان دستورات اولیه و پایه و اصلی متلب آن ها را نوشت و مسائل را حل نمود و دیگری اینکه از دستورات آماده ای که دیگران در این زمینه نوشته اند استفاده نمود. معمولاً برای کارهای عادی و تحلیل های نچندان سنگین و پیچیده، می توان از دستورات و توابع آماده استفاده نمود. به مجموعه ای از دستورات و توابع، جعبه ابزار می گویند. در متلب جعبه ابزارهایی در زمینه های مختلف، به طور پیش‌فرض وجود دارد. همچنین این قابلیت نیز وجود دارد که بتوان جعبه ابراز دلخواه را نیز به متلب اضافه نمود.

آقای پیتر کورک (Peter I.Corke) یکی از محققین عرصه‌ رباتیک و هوش مصنوعی است. ایشان در اقدامی تحسین برانگیز اقدام به نوشتن جعبه ابزاری تخصصی در مورد رباتیک کرده اند. از این جعبه ابزار هم می توان به عنوان وسیله ای برای محاسبات در تحقیقات و پژوهش ها استفاده نمود و هم به عنوان یک نرم‌افزار کمک آموزشی در آموزش مطالب پیشرفته‌ رباتیک، استفاده کرد. در سپتامبر ۲۰۱۱ نهمین نسخه از این تولباکس نیز ارائه گردیده است که حاصل یک تکامل ۱۵ ساله می باشد.

 

مفید برای رشته های 

  • مهندسی برق – کنترل
  • مهندسی مکانیک – مکاترونیک
  • مهندسی پزشکی

 

پیش نیازهای علمی

  • آشنایی مقدماتی با برنامه نویسی در محیط متلب و سیمولینک
  • آشنایی مقدماتی با اصول اولیه مربوط به بازوهای رباتیک بر اساس کتب مرجع (مانند کتاب آقای اسپانگ)

 

 

برای مشاهده جزئیات و تهیه آموزش شبیه سازی بازوهای رباتیک در محیط متلب و سیمولینک به این لینک (+) مراجعه نمایید.

 

فهرست سرفصل ها و رئوس مطالب مطرح شده در این مجموعه آموزشی، در ادامه آمده است:

  • درس اول: تئوری مربوط به بازوهای رباتیک
    • آشنایی با اصول دوران در سه بعد
    • سینماتیک مستقیم و وارون بازوهای رباتیک
    • معرفی قرارداد دناویت ها رتینبرگ
    • معرفی ماتریس ژاکوبین و نقش آن در سینماتیک سرعت-ژاکوبین
    • نقاط تکین در بازوهای رباتیک و تعبیر فیزیکی آن ها
  • درس دوم: مدل سازی دینامیکی بازوهای رباتیک
    • مدل سازی دینامیکی بازوهای رباتیک به روش اویلر لاگرانژ
    • شناسایی پارامترهای ربات
  • درس سوم: استفاده از متلب و سیمولینک در مدل سازی بازوها
    • استفاده از متلب برای یافتن موقعیت مکانیزم های صفحه ای با روش کارتزین مطلق
    • آنالیز مکان و سرعت و شتاب مکانیزم ها و ربات‌ها در متلب
    • ساختن انیمیشن از حرکت مکانیزم ها و ربات ها
    • معرفی تولباکس پیتر کورک در متلب
    • پیاده سازی روشی برای عدم برخورد با موانع برای یک ربات سه لینکی در محیط متلب

 

برای مشاهده جزئیات و تهیه آموزش شبیه سازی بازوهای رباتیک در محیط متلب و سیمولینک به این لینک (+) مراجعه نمایید.

 

0 پاسخ

ارسال یک پاسخ

در گفتگو ها شرکت کنید.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *