مدل‌سازی سینماتیکی بازوی ربات پیوسته الهام گرفته از اوریگامی با المان‌های انحنا- ثابت

Abstract

اوریگامی که هنر تاکردن کاغذ و همچنین فرهنگ ژاپن می باشد، به صورت گسترده در زمینه های مهندسی مورد بهره برداری قرار گرفته است. ویژگی منحصر به فرد اوریگامی از جمله ضریب پواسون منفی، وزن سبک، قابلیت گسترش یافتن و غیره، به منظور طراحی سازه های قابل گسترش، جان پناه ها، انتقال دارو و ربات ها نظر محققین را به خود جلب نموده است. در این پژوهش، رباتی پیوسته با شش ماژول از مکانیزم موازی اوریگامی، که به عنوان اسکلت و یک فنر در هر ماژول، به عنوان ستون فقرات مورد مطالعه قرار گرفت و سینماتیک انحنا ثابت به منظور ساده سازی و تقریب مدل سینماتیکی ربات پیاده سازی شد. بدین ترتیب ابتدا معادلات سینماتیک برای یک ماژول بدست آمدند و سپس مدل سینماتیکی کل ربات به صورت سری از ماژول های ذکر شده استخراج خواهد شد. به علاوه، ربات پیوسته ی مورد نظر به وسیله یک مکانیزم معادل مدل سازی شده است و مقایسه ای میان دو روش مذکور، برای بدست آوردن فضای کاری صورت پذیرفت. با توجه به نتایج بدست آمده، مدل سازی مکانیزم معادل از نظر حجم محاسبات نسبت به روش انحنا ثابت ارجحیت داشت و فضای کاری بدست آمده از هر دو روش یکسان بود. ماتریس ژاکوبین، از روش های تقریب انحنا ثابت برای تحلیل تکینگی در شرایط خاص بدست آمده است و تحلیل آن بیانگر بروز تکینگی در مکان هندسی نقاطی از فضا بود که شعاع انحنا با طول قوس یکسان شده و تقارن ایجاد می کرد، و حالت دیگر، ربات بدون انحنا باشد.