مدل سازی دینامیک و سینماتیکی ربات WDFR و ارزیابی تجربی توانایی چیدن محصولات باغی توسط آن
محورهای موضوعی : مجله مهندسی زیست سامانه
کلید واژه: ربات انعطافپذیر, مدل دینامیک, مدل سینماتیکی, تیر اولر- برنولی, سامانه کنترل,
چکیده مقاله :
محمد گهری[1] - منا طهماسبی[2] * - محمدرضا زارع[3]با توسعه فناوری در زندگی بشر، ربات ها نیز در موارد مختلف کاربرد یافته اند مانند جراحی، ماشینکاری قطعات، بازرسی نظامی و کشاورزی. یکی از انواع ربات که دارای درجه آزادی بیشتر نسبت به ربات های مفصلی می باشد، ربات های انعطاف پذیر با محرک ریسمانی می باشد. این ربات های دارای قابلیت تطابق پذیری با محیط اطراف هستند و اخیرا کاربرد زیادی در امر بازرسی قطعات با هندسه پیچیده و همچنین جراحی های با محیط های بسته مانند لاپاروسکوپی یافته اند. همچنین این ربات ها برای چیدن محصولات از بین شاخ و برگ گیاهان مناسب به نظر می رسند. در این مقاله، ابتدا مدل سازی سینماتیکی و دینامیکی ربات WDFR که برای کنترل آن ضروری است، استخراج گردیده است. سپس، دقت ربات در موقعیت یابی توسط مدل های پایه گذاری شده و آزمایش های تجربی بررسی شد. همبستگی نتایج موقعیت یابی ربات با مدل تئوری و آزمایش های تجربی ضریب وابستگی 97/0 را نشان داد. در نهایت ارزیابی تجربی ربات در چیدن دو نوع میوه باغی هلو و انجیر انجام پذیرفت. نتایج ارزیابی نشان داد که نیروی لازم برای چیده شدن هلو نسبت به انجیر بیشتر است اما تعداد مراحل متوالی برای انجام عملیات چیدن انجیر نسبت به هلو کمتر می باشد. در پژوهش های آینده سیستم کنترل خودکار برای این ربات ارائه خواهد شد.[1]- استادیار دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران[2]- استادیار بخش تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان مرکزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اراک، ایران[3] - دانشجوی کارشناسی ارشد مکاترونیک دانشگاه Besançon, Bourgogne-Franche-Comté فرانسه* نویسنده مسؤول: tahmasebi.mona@gmail.com
Mohammad Gohari 1 Mona Tahmasebi 2 * -Mohammadreza Zare31- Assistant Professor, Faculty of Mechanical Engineering, Arak University of Technology, Arak, Iran2- - Assistant Professor, Agricultural Engineering Research Department, Markazi Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO),Arak, Iran3- Master Student in Mechatronic, University of Besançon, Bourgogne-Franche-Comté, France*Coresponding author: tahmasebi.mona@gmail.com AbstractRobot applications are developed by IoT, telemetry, and human requirements in boring or precision jobs such as surgery, industrial inspections, field monitoring in army applications, or agriculture harvesting. Researchers for different tasks design various robots. Flexible robots are established based on mentioned applications because they can adapt their geometry to the working conditions. The current study introduced a wire-driven flexible robot inspired by animal trunks. It can move in planar and space based on its structure. Firstly, a kinematic model was established to predict the end effector position, and then a dynamic model was developed to calculate the required tension of the tendon based on bending beam theory. A test rig was developed to evaluate acquired models. The results show good agreement between test results and outputs of models. The correlation ratio between actual values in positioning and predicted by models is 0.97. Thus, dynamic and kinematic models can be used in the design of controllers in future works. Finally, experimental evaluation on fruit picking shows that this robot can pick various peaches and figs in different sizes. The required forces for picking in figs is lower than peach. Oppositely, picking sequential steps in fig harvesting is lower than peach. In future works, an automatic controller will introduce for this WDFR. Keywords: wire-driven flexible robot, dynamic model, kinematic model, Euler-Bernoulli Beam theory, controller system
_||_