طراحی بهینه چندهدفه ربات موازی-کابلی سه بعدی مجهّز به بازوی رباتیک سری
چکیده
ربات های موازی-کابلی دارای مزایای زیادی هستند؛ اما مشکلاتی نظیر برخورد کابل ها با یکدیگر و محیط، عدم استفاده از ساختار مناسب و نیاز به تحت کشش بودن کابل ها از گسترش آن ها جلوگیری می کند. لذا اتصال یک بازوی رباتیک سری به سکوی متحرک آن ها، موجب هم افزایی در قابلیت جابه جایی اجسام می گردد. این مقاله به طراحی بهینه چندهدفه، و بررسی مقایسه ای دو ساختار مقید و معلق از ربات موازی-کابلی سه بعدی می پردازد تا با نصب یک بازوی سری قابلیت های کاری یک ربات هیبرید کامل را دارا باشد. جهت بهینه سازی از سه دسته معیار فضای کاری، سختی سینماتیکی و حساسیت استفاده می شود. فضای کاری از روش نوینی محاسبه می گردد که حاصل ترکیب قیدهای جلوگیری از برخورد کابل ها با یکدیگر، برخورد کابل ها با سکوی متحرک، کنترل ناپذیری و تکین بودن ربات است. ابتدا به بررسی تقریبی نیرو و گشتاور عکس العمل بازوی رباتیک سری به سکوی متحرک پرداخته می شود. سپس به بهینه سازی چندهدفه با استفاده از الگوریتم بهینه سازی تکاملی ژنتیک جهت دستیابی به جبهه پرتو مناسب پرداخته می شود. جبهه پرتو با تقابل و مصالحه سه دسته معیار اصلی به دست می آید. دو ساختار مقید و معلق در شرایط کاملاً یکسان و با یک هدف واحد بهینه سازی و مقایسه می شوند. نتایج حاصل از این بهینه سازی نشان می دهد در ساختار معلق، انرژی مصرفی جهت حمل مجموعه به طور قابل توجهی نسبت به ساختار مقید کاهش یافته است. همچنین طبق نتایج شبیه سازی ساختار مقید، فضای کاری و مهارت بیشتری در مقایسه با ساختار معلق دارد. از این نتایج در ساخت و توسعه یک نمونه آزمایشگاهی ربات موازی-کابلی سه بعدی استفاده شده است.