بهینه‌سازی ابعاد هندسی یک بازوی رباتیک چهاردرجه آزادی برای جابجا‌کردن محموله‌های سنگین

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، مجتمع مواد و فناوریهای ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران

2 کارشناسی ارشد، مجتمع مواد و فناوریهای ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران

چکیده

در مقاله حاضر طراحی سینماتیکی و بهینه­ سازی ابعادی هندسه یک بازوی رباتیک چهاردرجه آزادی (پالتایزر) انجام شده ­است. ابتدا هندسه اولیه با قابلیت حمل افقی بار طراحی شده است. سپس روی ابعاد هندسه­ ی سازه ربات بهینه­ سازی­ صورت گرفته و روش حل با استفاده از روش تحلیلی اعتبارسنجی شده ­است. بهینه­ سازی به نحوی صورت ­گرفته است که تغییرات ابعاد هندسی بازوها به عنوان پارامترهای طراحی، منتج به دریافت بهترین نتایج برای تابع هدف یعنی نیروهای مفصلی، تنش و تغییر شکل در بازوها و توزیع مناسب نیروی بار شود. با استفاده از­ روابط پارامتریک بدست آمده از نتایج بهینه­ سازی می­توان مسیر کوتاه­تری را برای طراحی ربات­های مشابه طی­ نمود و به تبع ­آن با در اختیار ­داشتن هندسه­ ای بهینه، در طراحی­ های ­آتی می­توان پارامترهایی همچون عدم افزایش ابعاد مقاطع بازوها برای غلبه بر تنش و تغییر شکل، عدم افزایش وزن کلی سازه و  به دنبال آن افزایش دقت، تکرارپذیری، توان حمل بار بیشتر، چالاکی ربات و بزرگ نشدن ابعاد کلی را بهبود بخشید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Sapietová, A., Saga, M., Kuric, I., and Václav, Š., "Application of Optimization Algorithms for Robot Systems Designing", International Journal of Advanced Robotic Systems, Vol. 15, pp. 1-10, (2018).
[2] Zhang, D., and Wei, B., "Modelling and Optimization of a 4-DOF Hybrid Robotic Manipulator", International Journal of Computer Integrated Manufacturing, Vol. 30, pp. 1179-1189, (2017).
[3] Ge, L., Chen, J., Li, R., and Liang, P., "Optimization Design of Drive System for Industrial Robots Based on Dynamic Performance", Industrial Robot: An International Journal, Vol. 44, pp. 765-775, (2017).
[4] Luo, H., Fu, J., Wang, P., Liu, J., and Zhou, W., "Design Optimization of the Ram Structure of Friction Stir Welding Robot", Mechanics of Advanced Materials and Structures, Vol. 27, No. 2, pp. 108-118, (2020).
[5] Liang, M., Wang, B., and Yan, T., "Dynamic Optimization of Robot Arm Based on Flexible Multi-body Model", Journal of Mechanical Science and Technology, Vol. 31, No. 8, pp. 3747-3754, (2017).
[6] Denkena, B., Bergmann, B., and Lepper, T., "Design and Optimization of a Machining Robot", Procedia Manufacturing, Vol. 14, pp. 89-96, (2017).
[7] Wang, Y., Chen, Z., Zu, H., Zhang, X., Mao, C., and Wang, Z., "Improvement of Heavy Load Robot Positioning Accuracy by Combining a Model-based Identification for Geometric Parameters and an Optimized Neural Network for the Compensation of Nongeometric Errors", Complexity, Vol. 2020, pp. 1-13 (2020).
[8] Raza, K., Khan, T.A., and Abbas, N., "Kinematic Analysis and Geometrical Improvement of an Industrial Robotic Arm", Journal of King Saud University-Engineering Sciences, Vol. 30, pp. 218-223, (2018).
[9] He, Y., Mei, J., Zang, J., Xie, S., and Zhang, F., "Multicriteria Optimization Design for End Effector Mounting Bracket of a High Speed and Heavy Load Palletizing Robot", Mathematical Problems in Engineering, Vol. 2018, pp. 1-17, (2018).
[10] Hsiao, J.C., Shivam, K., Chou, C.L., and Kam, T.Y., "Shape Design Optimization of a Robot Arm using a Surrogate-based Evolutionary Approach", Applied Sciences, Vol. 10, pp. 2223-2241, (2020).
[11] Liang, L., Liu, Y., Han, H., Wu, M., and Ma, Q., "A Method of Structure Optimization for High-speed and Heavy-load Robot Based on Dynamic Characteristic Analysis", In 2016 IEEE International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (aim), Banff, AB, Canada, pp. 1461-1466, (2016).
[12] Udameeshi, S., Patil, G.S., and Patil, M.V., "Finite Element Analysis of Pick and Place Robotic Structure", International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET), Vol. 03, pp. 1497-1500, (2016).
[13] Spong, M.W., Hutchinson, S., and Vidyasagar, M., "Robot Modeling and Control", Second Edition, John Wiley & Sons, USA, (2020).
[14] John J. Craig., "Introduction to Robotics Mechanics and Control", Third Edition, Addison- Wesley, Pearson, USA, (2005).