مدلسازی سینماتیکی ربات نرم فضایی به روش تحلیلی بهبودیافته مبتنی بر رباتهای سری

Abstract

در این مقاله مدل‌سازی سینماتیکی یک ربات نرم نیوماتیکی، شامل ترکیب موازی سه عملگر نرم، با قابلیت موقعیت‌دهی فضایی مورد بررسی قرار‌ گرفته است. روش پیشنهادی بررسی سینماتیک ربات در این پژوهش، برخلاف مدل‌های پیشین، با فیزیک ربات نرم همخوانی داشته و ایده‌ی اصلی آن، مدل‌کردن شکل و حرکت ربات نرم با ربات‌های صلب سری است که شکل و حرکت مشابهی ایجاد نماید. مدل سینماتیکی ارائه‌شده شامل حالات مستقیم و معکوس بوده و از روش‌های دقیق هندسی بهره می‌برد. همچنین، ژاکوبین‌ سرعت مجری نهایی ربات نرم با دو روش‌ مختلف، مبتنی بر اصول ربات‌های سری، استخراج گردیده است. در ادامه، فضای‌کاری ربات با توجه به قیود سینماتیکی، مشخص و شکل ربات در آن فضا تعیین گردید. صحه گذاری مدلسازی جدید ارائه شده، توسط شبیه‌سازی المان محدود و همچنین آزمایش-های تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج شبیه‌سازی المان محدود نشان‌دهنده‌ی حداکثر 6/1 درصد خطا برای مدل سینماتیک معکوس پیشنهاد شده می باشد. همچنین نتایج آزمایش تجربی، بیانگر حداکثر 13 درصد خطا -با توجه به خطاهای ناشی از ساخت و تاثیرات جاذبه- برای مدل سینماتیک مستقیم ‌است. نتایج نشان می‌دهد مدل جدید ارائه شده با توجه به ساده سازی ساختاری بر مبنای ربات های سری، دارای دقت مناسب برای استفاده در مدلسازی حرکتی و در ادامه کنترل ربات را خواهد داشت.