آنالیز ارتعاشی ربات کابلی به منظور تعیین سرعت‌های بحرانی

Abstract

ربات‌های کابلی یکی از انواع ربات‌هایی هستند که زنجیره‌ی سینماتیکی آنها موازی می‌باشد. ربات‌های کابلی موازی به دلیل استفاده از محرک کابلی به جای بازوهای صلب، دارای ویژگی‌های مهمی همچون فضای کاری گسترده، سرعت و شتاب بالاتر و صرفه اقتصادی مطلوب می‌باشند. از سوی دیگر به دلیل فضای کاری گسترده و خاصیت ذاتی کابل در معرض ارتعاشات ناخواسته قرار دارند به همین دلیل بررسی مدل دینامیکی و ارتعاشی آنها یک ضرورت است. در این تحقیق با تکیه بر روش اجزای محدود و با بهره گیری از المان کابل طول متغیر، روابط دینامیکی حاکم بر یک ربات کابلی صفحه ای استخراج می‌شود. ربات مورد تحقیق، یک ربات چهارکابله است که یک فضای مستطیلی را پوشش می‌دهد. معادلات بدست آمده غیرخطی و دارای ضرایب متغیری می باشند که تابع سرعت حرکت المان هستند. در این تحقیق، روابط دینامیکی حاکم بر سیستم با فرض حرکت سرعت ثابت عملگر نهایی و با فرض کوچک بودن دامنه ارتعاشات خطی سازی شده اند. سپس با حل مسأله مقدار ویژه متناظر، پایداری سیستم در سرعت ها و موقعیت های مختلف عملگر نهایی بررسی شده و سرعت بحرانی و فرکانس ناپایداری سیستم در موقعیت های مختلف تعیین شده است. نتایج عددی بدست آمده نشان می دهد که سرعت بحرانی در نقاط گوشه‌ی فضای کاری کمتر است و با حرکت به سمت قسمت‌های میانی فضا افزایش می‌یابد. در مورد فرکانس‌های ناپایداری روند معکوسی را شاهد هستیم، به این صورت که فرکانس پایه در نقاط گوشه بالاتر است و با حرکت به سمت قسمت‌های میانی فضای کاری کاهش می‌یابد.