پارس پروژه پرتال خدمات دانشگاهی
کد محصول: me10
فرمت فایل: word
تعداد صفحات : ۱۶۰ صفحه
قیمت: ۳۵۰۰۰ تومان
فهرست اشکال هشت
فهرست جداول.. ده
چکیده ۱
فصل اول : مقدمه ۲
۱ – ۱- مقدمه ۲
۱-۲- رباتیک ۳
۱- ۳- اجزا و ساختار ربات ها ۵
۱ – ۳ – ۱- دقت و تکرارپذیری ۷
۱ – ۴- پیکربندی های سینماتیکی متداول ۸
۱ – ۴ – ۱ پیکربندی هنرمند(RRR) ۹
۱ – ۴ – ۲ ترکیب کروی(RRP) ۹
۱ – ۴ – ۳ ترکیب اسکارا(RRP) ۱۰
۱ – ۴ – ۴ ترکیب استوانه ای(RPR) ۱۲
۱ – ۴ – ۵ ترکیب دکارتی(PPP) ۱۲
۱ – ۴ – ۶ روشهای دیگر دسته بندی ربات ها ۱۳
الف) منابع قدرت ۱۳
ب) ناحیه کاربرد ۱۴
ج) روش کنترل ۱۵
۱ – ۴ – ۷ مچ ها و مجری های نهایی ۱۷
۱- ۵- نگاه کلی به متن ۱۹
۱- ۵- ۱- سینماتیک مستقیم ۱۹
۱- ۵- ۲- سینماتیک وارون ۲۱
۱- ۵- ۳- سینماتیک سرعت ۲۴
۱ – ۵ – ۴- دینامیک ها ۲۵
۱ – ۵ – ۵-کنترل موقعیت ۲۵
۱ – ۵ – ۶-کنترل نیرو ۲۶
فصل دوم : حرکتهای صلب و تبدیل های همگن ۲۷
۲-۱- مقدمه ۲۷
۲-۲- دوران ها ۲۷
(i) تعریف ۲-۲-۱ ۲۹
(i) مثال ۲-۲-۲ ۳۱
فصل سوم :سینماتیک مستقیم ۳۳
۳-۱- مقدمه ۳۳
۳-۲- زنجیرهای سینماتیک ۳۳
۳-۳- نمایش دناویت- هارتنبرگ ۳۶
۳-۴- مثالها ۴۱
(i)مثال ۳-۴-۱ بازوی ماهر صفحه ای از نوع آرنجی ۴۱
(ii)مثال ۳-۴-۲- ربات استوانه ای سه-رابط ۴۳
(iii) مثال ۳-۴-۳- مچ کروی ۴۴
(iv) مثال ۳-۴-۴- بازوی ماهر استوانه ای با مچ کروی ۴۶
(v)مثال ۳-۴-۵- بازوی ماهر استانفورد ۴۷
(vi)مثال۳-۴-۶ – بازوی ماهر اسکارا ۴۹
فصل چهارم : مجزا سازی سینماتیکی ۵۲
۴-۱ مقدمه ۵۲
۴-۲- موقعیت وارون :روش هندسی ۵۴
۴-۲-۱- ترکیب هنرمند ۵۴
۴-۲-۲ ترکیب کروی ۵۷
فصل پنجم : دینامیک ۶۱
۵-۱- مقدمه ۶۱
۵-۲- معادلات اویلر-لاکرانژ ۶۱
(i)مثال۵-۲-۱- بازوی ماهر یک – رابط ۶۷
۵-۳- معادلات حرکت ۶۸
(ii)قضیه ۵-۳-۱ ۷۰
۵-۴- برخی ساختارهای متداول ۷۱
(iii)مثال۵-۴-۱- بازوی ماهر دکارتی دو – رابط ۷۱
(iv)مثال ۵-۴-۲- بازوی ماهر آرنجی صفحه ای ۷۳
(v)مثال ۵-۴-۳- بازوی ماهر آرنجی صفحه ای حرکت غیرمستقیم رابط ۷۵
۵-۴-۱- مکانیزم ارتباطی پنج- رابط ۷۸
فصل ششم : برنامه نویسی ربات ۸۱
۶-۱- مقدمه ۸۱
۶-۲- روشهای برنامه نویسی ربات ۸۱
۶-۳- روش برنامه نویسی آموزشی ۸۲
۶-۴- برنامه ربات به عنوان مسیری در فضا ۸۳
۶-۵- روشهای تعریف موقعیت ها در فضا : ۸۷
۶-۶- دلایل تعریف نقاط در برنامه ریزی ربات : ۸۸
۶-۷-کنترل سرعت ۸۸
۶-۸- فرمانهای WAITE و SIGNAL و DELAY : ۹۳
۶-۹- ایجاد زیر شاخه
۹۶
۶-۱۰- تواناییها و محدودیتهای روشهای آموزشی در برنامه نویسی رباتها : ۱۰۲
مسائل : ۱۰۴
فصل هفتم: زبانهای برنامه نویسی ربات ۱۰۶
۷-۱- مقدمه ۱۰۶
۷-۲- زبانهای صریح برنامه نویسی ربات : ۱۰۷
۷-۳- نسلهای زبان برنامه نویسی ربات : ۱۰۷
۷-۳-۱- نسل اول زبانهای برنامه نویسی ۱۰۷
۷-۳-۲- نسل دوم زبانهای برنامه نویسی ربات ۱۰۸
۷-۳-۳- زبانهای نسل آینده ۱۰۹
۷-۴ – ساختار زبان برنامه نویسی ربات : ۱۱۱
۷-۵- سیستم راه انداز ۱۱۲
۷-۶- عناصر و توابع زبان ربات ۱۱۳
۷- ۷- داده های ثابت و متغیر و سایر داده ها : ۱۱۳
۷-۷-۱- داده های ثابت و متغیر ۱۱۴
۷-۷-۲- مجموعه و موقعیت داده های متغیر ۱۱۴
۷-۸ – فرمانهای حرکت ۱۱۵
۷-۸-۱- MOVE و فرمانهای وابسته ۱۱۵
۷-۸-۲-کنترل سرعت ۱۱۷
۷-۹- تعریف نقاط در فضای کاری ربات ۱۱۷
۷-۹-۱- HERE A1 ۱۱۸
۷-۱۰- چارچوب ها و مسیر ها ۱۱۸
۷-۱۱- فرمانهای عملگر و حسگر ۱۲۰
۷-۱۱-۱- عملکرد عملگر ها ۱۲۰
۷-۱۱-۲- عملکرد حسگر ۱۲۱
۷-۱۲- فرمان REACT ۱۲۳
۷-۱۳- محاسبات و راه اندازها : ۱۲۵
۷-۱۴ -کنترل برنامه و زیر روالها : ۱۲۶
۷-۱۵-کنترل مراحل برنامه ۱۲۶
۷-۱۶- زیر روالها ۱۳۰
۷-۱۷- برقراری ارتباط و پردازش اطلاعات : ۱۳۳
۷-۱۸- فرمانهای بخش نمایشگر : ۱۳۵
فصل هشتم: برنامه ریزی ربات MAKER ۱۳۷
۸-۱- مقدمه ۱۳۷
۸-۲- ابزار آموزشTHE TEACH PENDANT : ۱۳۸
۸-۳- حرکت ربات ۱۳۹
۸-۴- نقاط آموزش داده شده :
۱۳۹
۸-۵ – وا رد کردن برنامه : ۱۴۰
۸-۶ – آموزش طریقه بارگذاری و برداری از پالت به ربات ۱۴۳
۸-۷- خلاصه مطالب : ۱۴۵
منابع ۱۴۶
فهرست اشکال
شکل ۱-۱ سین سیناتی میلاکرن T3 ۴
شکل ۲-۱ نمایش نمادهای مفاصل ربات ۶
شکل ۳-۱ اجزاء سیستم رباتیک ۷
شکل ۴-۱ حرکت خطی درمقایسه باحرکت دورانی ۸
شکل ۶-۱ ربات سین سینلاتی میلاکرن۷۳۵ T3 ۱۰
شکل ۷-۱ ساختار بازوی ماهر آرنجی ۱۰
شکل ۸-۱ فضای کاری بازوی ماهر آرنجی ۱۱
شکل ۹-۱ پیکربندی بازوی ماهر کروی ۱۱
شکل ۱۰-۱ بازوی ماهر استانفورد ۱۲
شکل۱۱-۱ فضای کاری بازوی ماهر کروی ۱۳
شکل ۱۲-۱ اسکارا ۱۴
شکل ۱۳-۱ ربات ادپت وان ۱۴
شکل۱۴-۱ فضای کاری بازوی ماهر اسکارا ۱۵
شکل ۱۵-۱ پیکربندی بازوی ماهر استوانه ای ۱۵
شکل ۱۶-۱ ربات۱۰۰-GMF M ۱۶
شکل ۱۷-۱ فضای کاری بازوی ماهر استوانه ای ۱۶
شکل ۱۸-۱ پیکربندی بازوی ماهر دکارتی ۱۷
شکل ۲۰-۱ فضای بازوی ماهر دکارتی ۱۸
شکل ۱۹-۱ ربات نقاله،سین سنیاتی میلاکرن ۸۸۶ ۱۸
شکل ۲۱-۱ ساختارمچ کروی ۱۹
شکل ۲۲-۱ یک مجری نهایی از نوع گیره ۲۰
شکل ۲۳-۱ یک گیره دوانگشتی ۲۱
شکل ۲۴-۱ یک ربات شش درجه آزادی باابزار ساینده ۲۱
شکل۲۵-۱ مثال ربات دورابط صفحه ای ۲۲
شکل۲۶-۱ دستگاههای مختصات برای ربات صفخه ای دورابط ۲۳
شکل ۲۷-۱ چندین پاسخ برای سینماتیک وارون ۲۳
شکل۲۸-۱ حل زوایای مفاصل بازوی صفحه ای دورابط
۲۴
شکل ۱-۲ دستگاههای مختصات متصل به جسم صلب ۲۸
شکل۲-۲ دوران حول محور Z0 ۳۰
شکل۱-۳ دستگاههای مختصات متصل به بازوی ماهر آرنجی ۳۵
شکل ۲-۳ دستگاههای مختصات بابرقراری فرضهای DH-2 , DH-1 ۳۸
شکل ۳-۳ جهت مثبت برایαi و θi ۳۹
شکل ۴-۳ تعیین دستگاه ها مطابق دناویت هارتنبرگ ۴۰
شکل۵-۳ تعیین دستگاه مختصات ابزار ۴۱
شکل ۶-۳ بازوی ماهر صفحه ای دورابط ۴۲
شکل ۷-۳ بازوی ماهر استوانه ای-سه رابط ۴۴
شکل ۸-۳ تعیین دستگاه مختصات مچ استوانه ای ۴۵
شکل۹-۳ ربات استوانه ای با مچ کروی ۴۶
شکل ۱۰-۳ تعیین دستگاه مختصاتDH برای بازوی ماهر استانفورد ۴۷
شکل ۱۱-۳ تعیین دستگاههای مختصات DHبرای بازوی ماهر اسکارا ۵۰
شکل ۱-۴ انفصال سینماتیکی ۵۳
شکل۲-۴ بازوی ماهر آرنجی ۵۴
شکل۳-۴ تصویر مرکز مچ در صفحه ۵۵
شکل۴-۴ پیکربندی تکین ۵۵
شکل۵-۴ بازوی ماهرآرنجی باانحراف شانه ۵۶
شکل۶-۴ پیکربندی بازوی چپ ۵۷
شکل۷-۴ پیکربندی بازوی راست ۵۸
شکل۸-۴ تصویرداخل صفحه تشکیل شده ازرابط های۲و۳ ۵۸
شکل۹-۴ چهارپاسخ سینماتیک وارون موقعیت برای بازوی ماهرپیوما ۵۹
شکل۱۰-۴ بازوی ماهر کروی ۵۹
شکل۱-۵ ربات یک- رابط ۶۸
شکل۲-۵ ربات دکارتی دو-رابط ۷۱
شکل۳-۵ بازوی دو- رابط با مفاصل لولایی ۷۴
شکل۴-۵ بازوی دورابط با مفاصل لولایی و حرکت غیرمستقیم رابط ۷۶
شکل۵-۵ مختصات تعمیم یافته برای ربات شکل۵-۴ ۷۷
شکل۶-۵ دستگاه پنج- رابط ۷۸
شکل ۱-۶ طریقه دستیابی به نقطه هدف ۸۴
شکل ۲-۶ فضای کاری ربات در مثال ۶-۱ ۸۵
شکل ۳-۶ مسیر طی شده توسط ربات ۸۶
شکل ۴-۶ روش مختصات x,y,z برای تعیین نقاط در فضا ۸۸
شکل ۵-۶ روش استفاده از مختصات ابزار برای تعیین نقاط در فضا ۸۸
شکل ۶-۶ فضای کاری ربات با نقاط آدرس دهی ۸×۸ ۹۰
شکل۷-۶ مسیر مشخص شده توسط ربات ۹۱
شکل ۶-۸ شبکه بندی برای ربا با یک محور گردشی و یک محور خطی ۹۲
شکل ۹-۶ عملیات بار برداری از پرس درفضای کاری ربات ۹۵
شکل ۶-۱۰ : پالت با ۲۴ موقعیت قطعه ۹۸
شکل ۱-۷ اجزاء مختلف یک سیستم رباتی ۱۱۱
شکل ۱-۸ ابزار آموزشی در یک سیستم ربات maker را نشان می دهد ۱۳۸
شکل ۲-۸ منوی فانکشن حرکت ۱۴۲
فهرست جداول
جدول ۱-۳ پارامترهای رابط برای بازوی ماهر صفحه ای دو رابط ۴۳
جدول ۲-۳ پارامترهای رابط برای بازوی ماهر استوانه ای سه-رابط ۴۴
جدول ۳-۳ پارامترهای DH برای مچ استوانه ای ۴۵
جدول ۴-۳ پارامترهای DH برای بازوی ماهر استانفورد ۴۸
جدول ۵-۳ پارامترهای مفصل برای اسکارا ۵۰
مثال ۶-۱ ۸۵
مثال ۶-۲ ۸۵
مثال ۶-۳ ۸۹
مثال ۶-۴ ۹۰
مثال ۶-۵ ۹۴
مثال ۶-۶ ۹۶
مثال ۶-۷ ۹۹
مثال ۶-۸ ۱۰۱
جدول ۸-۱- کارهای ابزار آموزشی ۱۳۷
چکیده:
جهان صنعت درچند دهه اخیر، توجه خود را به بکارگیری رباتها در صنایع معطوف داشته است و تحقیقات گسترده درزمینه های مختلف کاربردهای ربات، دستاوردهای ارزنده ای رابه دنبال داشته است. ازیک سو نقش موثر رباتهای درصنایع پیشرفته و ازسوی دیگر نقش ویژه آن درمحیط های خطرناک نظیر محیط های رادیاکتیو، شیمیایی، فضا، اعمال دریا و زمین از دلایل سرمایه گذاری روز افزون دراین زمینه محسوب می شود. بنابراین با هدف توسعه ایران عزیز، هرگز نمی توانیم از توسعه دانش و فناوری رباتیک صرف نظر نماییم ولازم است که گام های محکمی برداشته شود.زیربنای این حرکت با گسترش تحقیقات شکل می گیرد و همگام باآن، ضرورت دارد که آموزش دانش رباتیک در دانشگاهها توسعه یابد. تقویت و راه اندازی رشته کارشناسی مهندسی رباتیک دردانشگاهها یک پاسخ مناسب به این نیاز آموزشی است. این رشته جدید بین رشته ای که بررشته های مهندسی برق، مهندسی مکانیک، علوم کامپیوتر و کنترل بنا می گردد می توانیم پایه مهندسی رباتیک را طرح ریزی نماید.
پایانامه بصورت زیر تقسیم بندی می شود: فصل اول، مقدمه ای است که درآن گروه بندی رباتها و دید کلی نسبت به این پایانامه ارائه می شود. فصل دوم زمینه ای برای دورانها و تبدیلها همگن دردنبال کردن مطالب بعدی ارائه می دهد. فصل سوم درمورد سینماتیک مستقیم بحث می کند که قرارداد دناویت – هاتنبرگ برای علامتگذاری دستگاههای مختصات برای رابطهای بازوی ماهر مکانیکی رابرمی گیرد. فصل چهارم مسئله سینماتیک وارون رااز دید هندسی بحث می کند که برای بررسی ترکیبهای متداول ربات کفایت می کند. فصل پنجم دینامیک را بحث میکند. فصل ششم درمورد برنامه نویسی ربات ها بحث می کند. فصل هفتم در مورد زبانهای برنامه نویسی و نسل های زبان برنامه نویسی بحث می شود. فصل هشتم درمورد زبان برنامه نویسی ربات MAKER بحث می شود.
۱-۱-مقدمه
رباتیک تقریبا یکی از میدانهای فناوری جدید میباشد که از مرزهای مهندسی سنتی عبور میکند. درک پیچیدگی ربات ها و کاربرد آنها نیاز به دانش مهندسی برق، مهندسی مکانیک، مهندسی صنایع، علوم کامپیوتر، اقتصاد و ریاضیات دارد. رشته های جدید مهندسی نظیر مهندسی ساخت و تولید، مهندسی کاربردی و مهندسی علوم به بررسی پیچیدگی مهندسی رباتیک و بخش بزرگی از اتوماسیون کارخانه ها پرداخته اند. احتمالا در چند سال آینده مهندسی رباتیک به عنوان یک رشته مهندسی مجزا روی پای خود خواهد ایستاد.
در این متن ما به بررسی سینماتیک و دینامیک ربات ها میپردازیم. برای انجام آن، بسیاری از بخشهای دیگر نظیر سیستمهای محرکه، بینایی ماشین، هوش مصنوعی، معماری کامپیوتر، زبانهای برنامه نویسی، طراحی به وسیله کامپیوتر، حس کردن، گرفتن اشیاء و کار روی اشیا را که به طور مجموعی رشته جدیدی به عنوان رباتیک را فراهم میسازد کنار میگذاریم. درحالیکه موضوعاتی که کنار میگذاریم برای علم رباتیک مهم است.
یک درک قوی از سینماتیک، دینامیک و کنترل ربات ها به عنوان اساس درک و کاربرد این مباحث مطرح هستند
۱-۲- رباتیک
کلمه ربات توسط کارل کاپک نمایشنامه نویس چک در سال ۱۹۲۰ معرفی شد و کلمه رباتا یک کلمه چک به معنای کار است. از آن به بعد این کلمه برای مجموعه بزرگی از دستگاههای مکانیکی نظیر تله – اپراتورها، ماشینهای زیر آبی، ماشینهای قابل کنترل و غیره بکار برده شده است.
به طور مجازی هر دستگاهی که با تعدادی از درجه حرکت عمل می کند معمولا تحت کنترل کامپیوتر می باشد، دربعضی نقطه نظرها یک ربات نامیده می شود. در این متن ربات یک بازوی ماهر صنعتی کنترل شده به وسیله کامپیوتر میباشد که نمونه آن درشکل ۱-۱ نشان داده شده است. این نمونه از ربات، یک بازوی مکانیکی است که تحت کنترل کامپیوتر کار می کند.
این دستگاهها نه تنها ربات های تخیلی نیستند بلکه سیستمهای الکترومکانیکی خیلی پیچیده ای هستند که توصیف تحلیلی آنها نیاز به روش های پیشرفته دارد و آنها بسیاری از مسائل تحقیق لتی جالب و بحثهای زیادی را ارائه می دهند. یک تعریف رسمی از چنین رباتی توسط انجمن ربات آمریکا(RTA)ارائه می شود: ]۱[
ربات، بازوی ماهرجند منظوره قابل برنامه نویسی است که برای جابجایی مواد قطعات، ابزار، یا دستگاههای مخصوص طراحی شده است و بوسیله حرکتهای برنامه نویسی شده، کارهای مختلف را به اجرا در میآورد. نکته کلیدی در تعریف فوق، قابلیت برنامه نویسی ربات ها می باشد. و این همان مغز کامپیوتر است که به ربات قابلیت تطبیق وکاربرد آن را می دهد. چنین تحولی از رباتیک در واقع بخشی از تحول بزرگتری در کامپیوتر است.
حتی این تعریف محدود از ربات، چندین ویژگی دارد که ربات را در محیط صنعتی جالب می گرداند. در میان مزایایی که در معرفی ربات ها بیان می شود می توان به کاهش هزینه دستمزد، افزایش دقت و افزایش تولید، کاهش انعطاف در مقایسه با ماشین های مخصوص، افزایش کارهای بشری به صورت عروسکی، تکراری بودن و یا شغل های خطرناکی که به وسیله ربات ها اجرا می شود، اشاره کرد.
ربات هایی که ما تعریف کرده ایم از پیوند دو تکنولوژی پیشین به نام تله – اپراتور ها وماشینهای ورق کاری کنترل شده عددی بوجود آمده اند. تله – اپراتورها یا دستگاههای تحت فرمان در زمان جنگ جهانی دوم برای جابجا کردن مواد رادیواکتیو به وجود آمده اند.
شکل ۱-۱ سین سیناتی میلاکرن T۳ ]۱[
کنترل عددی کامپیوتری (CNC) به دلیل دقت بسیار بالای مورد نیاز در ماشین کاری اقلامی نظیر قطعات هواپیمای مدرن بوجود آمد. اولین رباتها، بصورت ترکیبی از اتصالات مکانیکی تله – اپراتور با قبلیت برنامه نویسی ماشینهای (CNC)و اتوماسیون بودند.
نقاط عطف مهم در ارتباط با فناوری ربات ها بصورت زیر است: ]۲[ و ]۳[
۱۹۴۷: اولین تله – اپراتور الکتریکی ایجاد می شود.
۱۹۴۸: یک تله – اپراتور بافیدبک نیرو ایجاد می شود.
۱۹۴۹: تحقیقات روی ماشینهای ورق کاری کنترل شده عددی شروع میشود.
۱۹۵۴: جرج دوول اولین ربات برنامه نویسی شده را طراحی میکند.
۱۹۵۶: ژوزف انگل برگر دانشجوی فیزیک دانشگاه کلمبیا امتیاز ربات دوول را می خرد و یک کمپانی احداث می کند.
۱۹۶۱: اولین ربات تولید شده در واحدی از مجموعه نیوجرسی توسط جنرال موتور راه اندازی می شود.
۱۹۶۱: اولین ربات با اطلاعات فیدبک نیرو تولید می شود.
۱۹۶۳: اولین سیستم بینایی ربات خلق می شود.
۱۹۷۱: بازوی استفانفورد در دانشگاه اختراع می شود.
۱۹۷۳: اولین زبان برنامه نویسی ربات (WAVE) در استفانفورد ایجاد می شود.
۱۹۷۴: شرکت سین سیناتی میلاکرن، ربات T۳ مجهز به کنترل کامپیوتری را معرفی مینمایید.
۱۹۷۵:کمپانی یونی میشین اولین سود مالی خود را ثبت می کند.
۱۹۷۶: دستگاه کنترل انعطاف مرکزی (RCC) درآزمایشگاهای دراپر برای جازدنقطعات در کارهای مونتاژ ایجاد می شود.
۱۹۷۸: کمپانی یونی می شن، ربات پیوما رابراساس مطالعات جنرال موتور معرفی می کند.
۱۹۷۹: طراحی ربات اسکارا در ژاپن ارائه می شود.
۱۹۸۱: اولین ربات دارای محرکه مستقیم در دانشگاه کارن جی ملون ایجاد می شود.
اولین کاربردهای موفق از ربات بطور عام با انتقال مواد سروکار داشت، ازآن جمله تزریق مواد مذاب یا حرکت در یک جا با اعمال فشار برای تخلیه بار و یا روی هم چیدن قطعات تکمیل شده را می توان نام برد. اولین ربات ها قابلیت برنامه نویسی برای اجرای یک سری از حرکتها نظیر جابجایی به موقعیت A، بستن یک گره، جابجایی به موقعیت B، غیره را داشتند، اما قابلیت حس کردن بیرون را نداشتند. کاربردهای پیچیده نظیر جوشکاری، سنباده کاری ومونتاژ کاری نه تنها به حرکتهای پیچیده بیشتری نیاز دارند بلکه به برخی از انواع حس کردن بیرونی نظیر بینایی، لامسه یا حس نیرو برای افزایش تعامل ربات با محیط نیاز دارند.