تحلیل پایداری و بررسی پدیده‌ی جهش در ربات‌های پیوسته با محرک کابلی

Abstract

اغلب ربات‌های پیوسته دارای ستون فقرات منطعف و تغییر شکل پذیر هستند. از این‌رو، تحت بارگذاری‌های داخلی و خارجی، دچار تغییر شکل می‌شوند و انرژی پتانسیل قابل ملاحظه‌ای در آن‌ها ذخیره می‌شود. در نتیجه، این ربات‌ها در معرض پدیده‌هایی همچون ناپایداری و جهش قرار دارند. جهش زمانی رخ می‌دهد که با تغییر نیروهای اعمالی، ربات به انتهای ناحیه‌ی پایدار خود برسد و به صورت غیر قابل کنترل از وضعیت تعادل ناپایدار به وضعیت تعادل پایدار خود حرکت کند. جهش در ربات‌های پیوسته پدیده‌ای نامطلوب و مضر است. بنابراین پیش بینی وقوع آن بسیار حاثز اهمیت است. با این حال، عمده‌ی مطالعات انجام شده در حوزه‌ی ربات‌های پیوسته بر طراحی، تحلیل سینماتیک و دینامیک این ربات‌ها معطوف بوده و تحقیقات در زمینه‌ی پایداری این ربات‌ها محدود است. در این مقاله، تحلیل پایداری دسته‌ای از ربات‌های پیوسته با محرک‌های کابلی مورد توجه قرار می‌گیرد. برای این منظور ابتدا به کمک روابط تعادل استاتیکی، وضعیت‌(های) تعادل ربات تحت بارگذاری‌های داخلی و خارجی تعیین می‌شود. سپس با تشکیل ماتریس سفتی برای ربات، پایداری ربات و شرایط وقوع پدیده‌ی جهش بررسی می‌شود. به منظور ارزیابی صحت مدل استاتیکی، از آزمایش‌های تجربی استفاده می‌شود. همچنین با انجام شبیه‌سازی، احتمال وقوع جهش در ربات‌های مذکور بررسی می‌شود. بعلاوه، تاثیر مقدار نیروی خارجی، جهت‌گیری ربات در فضا و سطح مقطع ستون فقرات ربات بر فضای کاری و وقوع جهش در ربات مطالعه می‌شود.