مبانی مهندسی رباتیک - قسمت اول

رباتیک چیست ؟

علم طراحی ، ساخت و کاربرد ربات را رباتیک می نامند.

ربات چیست ؟

هر ماشین الکترومکانیکی ، هوشمند ، خودکار ، چندمنظوره ، دارای حسگر و قابل برنامه نویسی را ربات گویند

مثال هایی از ربات

آسانسور ساختمان ها - ماشین لباس شویی - بازو های مکانیکی - سیستم های دفاع موشکی - ربات های جاسوس - چراغ های راهنمایی ورانندگی - یخچال ها - نوشابه پرکن ها - برخی ازاسباب بازی کودکان - هواپیما های بدون سرنشین و ....

تفاوت مهندس و دانشمند و فناور چیست ؟

دانشمند شخصی است که سیستم های جدید را آزمایش می کند و روابط ریاضی بین آن ها را پیدا می کند
مهندس شخصی است که از روابط ریاضی موجود استفاده می کند و بهینه ترین سیستم را طراحی می کند
فناور شخصی است که از سیستم های موجود استفاده می کند


رباتیک کدام یک از موارد فوق می باشد ؟


رباتیک مانند هر تکنولوژی دیگر شامل هر سه مورد می باشد پاسخ این سوال را می توان در قالب چند مثال ساده بیان کرد

دانشمندان رباتیک ، مشغول به آزمایش ربات های جدید و قطعات جدید می شوند و روابط بین آن ها را به صورت ریاضیات مدل می کنند مثلا در مورد زوایای قرار گیری مفصل های ربات انسان نما جهت حفظ تعادل آن ؛ آزمایش های بسیاری انجام می دهند شاید این آزمایش ها تا رسیدن به یک مدل ریاضی چندین سال طول بکشد . یا مثلا بعضی دانشمندان روی چگونگی یاد گیری ربات (مانند کودک انسان ) تحقیق می کنند و موارد بسیار دیگر

مهندسان رباتیک ، مشغول به طراحی ربات های کاربردی با صرفه اقتصادی می شوند جهت طراحی ربات باید ار آخرین نتایج تحقیقات دانشمندان استفاده نمایند و سیستم را طوری طراحی نمایند که جهت کاری معین ( معمولا در صنعت ) با حفظ ایمنی اقتصادی ترین سیستم نیز باشد مثلا برای طراحی بازو صنعتی باید نوع موتور گشتاور ها سرعت مجری برنامه حرکت جنس آلیاي به کار رفته و ... ربات را طراحی نمایند .

فناوران رباتیک باید با تمامی ربات های تولید شده توسط مهندسین آشنا باشد و بتواند آن ها را نصب و راه اندازی و همچنین تعمیر نماید . فتاوران رباتیک معمولا در کار تعمیر و برنامه نویسی ربات مشغول می باشند .

برای درک بهتر این مسئله به بررسی یک ربات تعقیب خط که اکثر افراد با آن آشنایی دارند می پردازیم . این ربات باید یک خط سیاه در زمین سفید را دنبال کند .

دانشمند رباتیک یک زمینه جزیی تر مانند قطر چرخ را انتخاب می کند . با آزمایشات بسیار رابطه ای بین قطر چرخ با موارد نظیر سرعت ، اصطکاک ، تعادل و ... را بدست می آورد مثلا برای بدست آوردن رابطه و مدل اصطکاک بیش از ده هزار آزمایش انجام می دهد و نمودار ها و جداولی رسم می نماید و با علم آمار و هندسه نتیجه کار خود را با یک فرمول ریاضی بیان می کند .

مهندس رباتیک ابتدا مسئله را به چند قسمت جدا می کند و هر برای هر قسمت به روابط مدل شده مراجعه می کند همچنین تمامی قطعات تولید شده کارخانه ها را مقایسه می کند او باید هزینه اقتصادی ، کیفیت ، طول عمر ، ایمنی و ... در نظر بگیرد و سپس تعیین کند که قطر چرخ چه قدر باشد از چه موتوری استفاده شود چند سنسور داشته باشد چگونه کنترل شود . این بررسی ها ممکن است چندین ماه یا چندین سال به طول بیانجامد و در موارد شاید مدل ریاضی برای حل وجود نداشته باشد .

فناور رباتیک ابتدا به فروشگاه قطعات رباتیک می گوید قوی ترین موتور را می خواهم چندین سنسور می گیرد و به مدارات و برنامه های آماده مراجعه می کند چند روزه ربات را می بندد و سپس کمی تغییر می دهد .

شغل ها ی این سه حوزه در صنعت

معمولا دانشمندان رباتیک در بخش تحقیقات کارخانه ها کار می کنند و برای محصولی که قرار است در سال های بعد به تولید برسد آزمایش انجام می دهند همچنین برای بهینه سازی تولیدات فعلی و بهبود مدل آن ها تلاش می کنند .

معمولا مهندسان رباتیک در بخش توسعه کارخانه ها کار می کنند و برای اتوماتیک کردن سیستم های تولید و راه اندازی خطوط جدید ، ربات طراحی می کنند

معمولا فناوران رباتیک در بخش تعمیر کارخانه ها کار می کنند . آن ها ربات ها را کنترل ، برنامه نویسی و تعمیر می نماید و از ربات ها نگه داری می کنند .

رباتیک و دانشگاه

از بعضی افراد می شنویم که "برای ساخت ربات دانشگاه رفتن و رشته رباتیک خواندن لازم نیست چند کتاب چگونه ربات بسازیم بخوانی تمام رباتیک را یاد می گیری" این گفته نادرست است چون در یک ربات روابط ریاضی بسیار پیچیده ای برقرار است و بدون یادگیری آن ربات ساخته شده بیهنه اقتصادی و ایمن نیست .
جهت فناور شدن تحصیل در رشته علمی کاربردی رباتیک و یا فنی و حرفه ای رباتیک لازم می باشد . جهت مهندس شدن تحصیل در رشته مهندسی رباتیک لازم می باشد و جهت دانشمند شدن باید تحصیلات مهندسی رباتیک خود را تا مقطع دانشگری ادامه دهید .

ما در قسمت های بعد فقط به بررسی مهندسی رباتیک می پردازیم و به دانشمندان رباتیک و فناوران رباتیک کاری نداریم .


نویسنده محسن جعفرزاده

منبع سایت تخصصی مهندسی رباتیک http://www.robotics-engineering.ir

مباني مهندسي رباتيک - قسمت دوم

زير بخش هاي مهندسي رباتيک

علم رباتيک را مي توان به چهار بخش تقسيم کرد که هر کدام نيز به زير مجموعه هايي تقسيم مي شود .

1. الکترونيک ( مدارات ديجيتال - مدارات آنالوگ و ... )
2. کنترل ( کنترل ديجيتال - کنترل خطي - کنترل فازي و .... )
3. کامپيوتر ( برنامه نويسي - هوش مصنوعي - الگوريتم - شبکه و ... )
4. مکانيک ( حرکت شناسي - نيرو شناسي - مواد و مقاومت - ديناميک - سيالات - ارتعاشات و ... )

يک ربات بدون در نظر گرفتن هر يک از آن ها نمي تواند اقتصادي و ايمن و بهينه باشد .
بنابراين براي ساخت بهينه يک ربات بايد تمام محدوديت ها و جوانب کار را در نظر بگيريم .

در ادامه به يک سري از مفاهيم کلي مهندسي رباتيک مي پردازيم

طراحي چيست

طراحي ، تدوين نقشه اي براي ساخت يک محصول رباتيک به بهترين نحو ممکن مي باشد . طراحي بر خلاف علوم محض ، پاسخ منحصر به فرد ندارد و يافتن جواب کاملا مطلق امکان ندارد در طراحي هميشه خطا وجود دارد .
محصول نهايي بايد کارامد ، وظيفه مند ، ايمن ، اعتماد پذير ، رقابت پذير ، قابل ساخت ، با کيفيت ، دقيق ، اقتصادي ، بازدهي زياد ، سازگار ، چابک ، انعطاف پذير ، تکرار پذير ، زمان کار طولاني ، مشتري پسند و همسو با کارگران باشد .
محصول بايد با هدف حل يکي يا چند مشکل جهاني طراحي شود . در طراحي از ابزار هاي مختلفي چون نقشه کشي هندسه رياضيات رايانه و ... استفاده مي شود .
طراحي در واقع يک ابتکار خلاقانه اي مي باشد که موجب حل مشکلي يا بهبود وضع موجود مي شود .

کارامد

ريات بايد نياز هاي مشتري را برآورده کند . همچنين کمترين ضايعات را در حين وظيفه داشته باشد .

وظيفه مند

ربات بايد تمامي خواست هاي مشتري را پوشش دهد و قابليت نصب ابزار هاي مختلف و جديد را داشته باشد .

ايمن

ربات بايد براي کاربر ، ناظر ، عابر و دستگاه ها و محيط اطراف خود ، زياني نداشته باشد و براي خطرات بايد حفاظ و راهنماي اخطار ها داشته باشد .

اعتماد پذير

ربات بايد در شرايط ناگهاني احتمالي قابل اعتماد باشد . داراي طول عمر مشخصي باشد و در مدت طول عمر خود خراب نشود .

رقابت پذير

ربات بايد در بازار خود ، يک مدعي باشد و بتواند با ويژگي و برتري هاي خود با ساير محصولات رقابت کند .

قابل ساخت

ربات بايد با کم ترين هزينه ، زمان و نيرو به توليد انبوه برسد .

کيفيت برتر

ربات بايد وظيفه خود را با بهترين کيفيت ممکن انجام دهد .

دقيق

ربات براي انجام کار خود بايد از دقت کافي و مضاعف برخوردار باشد . دقت ربات بايد بسيار بالاتر از دقت يک کارگر ماهر باشد .

اقتصادي

هزينه يک ربات بايد به حدي کم باشد که کارخانه داران از لحاظ مالي بين توليد با ربات و توليد به وسيله انسان ، ربات ها را انتخاب نمايند . همچنين هزينه خود را در زمان کمتري تامين کند يعني زمان بازگشت سرمايه آن کم باشد .

بازدهي زياد

ربات بايد نسبت به انرژي اي که مصرف مي کند کار قابل قبولي ارائه دهد .

سازگار

ربات بايد با محيط خود سازگار باشد و اغتشاشات و نويز هاي محيطي بر روي آن کمترين اثر را داشته باشند .

چابک

ربات بايد از سرعت و شتاب کافي جهت انجام وظيفه خود در کمترين زمان ممکن برخوردار باشد و راه اندازي آن زمان کوتاهي باشد .

انعطاف پذير

ربات بايد توانايي انجام گستره اي وسيع از اعمالي که بدان سپرده مي شود را داشته باشد . چرا که با توجه به درخواست هاي متغير و پياپي صنايع براي اجرا در فرايند توليد ، ربات بتواند به آساني در يک عمليات جديد به کار گرفته شود .

تکرار پذير

ربات بايد راهي عملي براي انجام زنجيره اي از کارهاي تکراري و سنگين را فراهم آورد و در هر چرخه ، با يک کيفيت ، کار را به پايان برساند .

زمان کار طولاني

ربات بايد بتواند در تمام مدت کار صنايع روشن باشد و به وظيفه خود عمل کند در بعضي از صنايع اين زمان پيوسته و بدون توقف مي باشد .

مشتري پسند

يک ربات بايد امکانات تعمير ، نگهداري و خدمات پس از فروش داشته باشد .

همسو با کارگران

ربات بايد به راحتي تغيير برنامه بدهد و کار با آن ساده باشد و تمامي کارگران بتوانند با آن بدون مشکلي کار کنند .

ادامه در قسمت بعد

نويسنده محسن جعفرزاده

منبع سايت تخصصي مهندسي رباتيک http://www.robotics-engineering.ir

مبانی مهندسی رباتیک - قسمت سوم

مهندسی رباتیک

علم آن چه هست را توضیح می دهد ، مهندسی چیری را که هرگز نبوده خلق می کند . ریاضیات نه علم است و نه مهندسی بلکه ابزار است . فیزیک و شیمی علم است ولی مهندسی نیستند . رباتیک علم نیست بلکه مهندسی است . برای عالم بودن فقط به یک نوع استعداد یا هوش نیاز دارید . اما هوش متفاوتی لازم دارید تا چیزی که نبوده است را خلق کنید . خلق و نوآوری ، هوش و توانایی می خواهد . هوش برای حل مسائل و مشکلات و توانایی نفوذ سخن .

دستور طراحی ربات

یک ربات با محدودیت های معین ، باید طوری طراحی شود که بتواند وطیفه معین را به بهترین نحو ممکن انجام دهد

بعضی از افراد فکر می کنند طراحی ربات مانند حل مسئله می باشد پس حتما یک راه حلی دارد . اما در واقع این طور نیست . ممکن است فضای طراحی تهی باشد بعد مجبور شویم فقط بعضی از شرایط را برآورده کنیم و از بعضی از وظایف چشم پوشی نماییم .
به طور معمول چندین روش متفاوت برای طراحی وجود دارد انتخاب بهترین روش نیازمند بررسی تک تک آن ها می باشد .
اعتبار طراحی با مرور زمان تغییر می کند . ممکن است ربات شما امروز یهترین ربات بازار باشد ولی بعد از مدتی ربات های بهتری به بازار بیایند . ممکن است از فرومول ها و روش هایی استفاده کند و مدتی بعد آن فرمول ها منسوخ شوند . یا از قطعه ای استفاده کنید و بعدا آن قطعه گران شود . یا از تکنولوژی بهره ببرید و با روی کار آمدن آن تکنولوژی استفاده شده دیگر اقتصادی نباشد .
طراحی ربات ، یک فرایند نو آوری با امکان بازگشت و تصحیح می باشد . گاهی مجبور می شویم با اطلاهات اندک و ناکافی تصمیم بگیریم کاهی با اطلاعات کافی و گاهی با اطلاعات زیاد و متناقض . به عنوان مثال کسی که ساعت ندارد باید خود حدث بزند ساعت چند است کسی که یک ساعت دارد به ساعت خود نگاه می کند و کسی که دو یا چند ساعت دارد باید بین ساعت های خود یکی را انتخاب کند و هرگز مطمئن نیست کدام ساعت درست است .

یک مهندس رباتیک باید با اصول و قواعد ریاضی و فیزیک به راحتی کنار بیاید و تسلیم طراحی روشمند شود و با راحتی از آن استقبال نماید در غیر این صورت دچار مشکل روحی می شود و ممکن است سلامتی اش به خطر بیافتد .
یک مهندس رباتیک باید توانایی نفوذ کلام داشته باشد و بتواند افرادی که کمتر یا بیشتر از خود می داننند را برانگیزاند .

استاندارد

در قسمت قبل بعضی از ویژگی های ربات را بیان کردیم . اما این ویژگی ها به تنهایی کافی نیست . برای اجازه فروش باید ربات طراحی شده استاندارد های لازم را کسب نماید .

موسسه های بین المللی زیادی برای ربات های مختلف استاندارد های معرفی کردند از معروف ترین این موسسات می توان به IEEE و ISO و ASTM و JIS و ANSI و CSA و AWS و OSHA اشاره کرد .

IEEE = Institute of Electrical and Electronics Engineers

RIA = Robotics Industries Association

ISO = International Standards Organization

ASTM = American Society for Testing and Materials

JIS = Japanese Industrial Standards

ANSI = American National Standards Institute

CSA = Canadian Standards Association

AWS = American Welding Society

ROSTA = Robot Standards and Refrence Architectures

OSHA = Occupational Safety and Health Administration



ISO 9283 معیاری برای سنجش کارآیی بازو های رباتیک

با توجه به گستردگی و قدمت صنعت رباتیک و نیازی که به تعریف يکسری آزمون معين و استاندارد برای مقايسة کارآيي بازوهای رباتيک احساس می شد برای اولين بار در سال ۱۹۹۰ موسسة بين المللی استاندارد " ISO " استاندارد ISO 9283 را با عنوان " استانداردضوابط و روشهای آزمون کارآيي بازوهای صنعتی" "Standard of Performance Criteria and Related Test Methods for industrial manipulators" تعریف کرد .
اکثر سازندگان ربات از اين استاندارد برای سنجش کارآيي محصولاتشان استفاده مي کنند و مشخصات ربات هايشان را بر اساس نتايج اخذ شده از حداقل زير مجموعه ای از آزمونهای توصيه شده در اين استاندارد منتشر می نمايند.

مشخصه های که در استاندارد ISO 9283 مورد توجه می باشد عبارتند از:

o دقت ربات در رسيدن به يک موقعيت معين در حرکت تک جهته "unidirectional pose accuracy" و ميزان تکرارپذيری آن "unidirectional pose repeatability"
o تغيير دقت ربات در رسيدن به يک موقعيت در جهات مختلف "multi-directional pose accuracy variation"
o دقت حرکت ربات و تکرار پذيری آن در مسافتهای مختلف "distance accuracy and distance repeatability"
o زمان مورد نياز جهت استقرار ربات يک وضعيت و موقعيت مکانی "pose stabilization time"
o ميزان انحرافات از مشخصه های موقعيت دهی "drift of pose characteristics"
o دقت حرکت در طول مسير و ميزان تکرار پذيری آن "path accuracy and path repeatability"
o ميزان انحرافات در گوشه های مسيرحرکت "cornering deviations"
o مشخصة سرعت مسير "path velocity characteristics"
o حداقل زمان استقرار در موقعيت "minimum positioning time"
o ميزان تحمل نيروهای استاتيک "static compliance"


توجه داشته باشيد که وجود استاندارد ISO در رابطه با سنجش کارآيي رباتها به معناي آنکه کلية سازندگان مشخصات محصولات خود را بر اساس معيارهای آن تست و منتشر می کنند نبوده و هميشه بايد به روش اندازه گيری که سازنده برای اندازه گيری مشخصه های ربات درنظر گرفته است توجه نمود. برای کمک بيشتر به سازندگان و مصرف کنندگان ربات مؤسسة ISO اصلاحيه ای را به اين استاندارد اضافه نموده است که در آن مشخص شده است که چه مشخصه هايي برای چه کاربردهايي مناسب می باشد.

در ادامه برای آشنايي بيشتر با اين استاندارد به يکی از موارد بيان شده اشاره بيشتری می کنيم.

دقت ربات در رسيدن به يک موقعيت معين در حرکت تک جهته و ميزان تکرار پذيری آن

در حالت عمومی اين عبارت به معنای اندازه گيری توانايي ربات در حرکت به سمت يک موقعيت تعريف شده برای آن در يک جهت معين حرکتی می باشد. اما به طرز خاص ISO 9283 معيار زير را برای آزمايش و تعيين تکرارپذيری موقعيت دهی ربات در مسير يک جهته تعريف نموده است.
o بار متصل به ربات " payload " برابر ۱۰۰ % بار نامی
o حداکثر سرعت
o بزرگترين مکعب ممکن را در مورد استفاده ترين قسمت از فضای کاری ربات تعريف کنيد.
o با استفاده از شکل راهنمای ارائه شده در متن استاندارد, ربات را به گونه ای پروگرام نماييد که با مشخصات بار و سرعتی تعريف شده فوق از مسير رئوس يکی از صفحات پيشنهادی عبورکند.

این استاندارد ربات ها را به ده گروه تقسیم کرده است .
1. چسبکاری عايقکاری "Adhesive Sealing"
2. جوش قوس الکتريکی "Arc Welding"
3. پاشش رنگ مايع "Spraypainting"
4. ماشينکاری پليسه برداری پوليشکاری برشکاری Machining Deburring Polishing Cutting
5. بازرسی با کنترل مسير "Inspection with Path Control"
6. بازرسی تنها با کنترل موقعيت نقطه به نقطه "inspection with Pose-to-Pose Control"
7. مونتاژ کردن با کنترل مسير "Assembly with path control"
8. مونتاژ کردن تنها با کنترل موقعيت نقطه به نقطه "Assembly with Pose-to-Pose Control Only"
9. جابجايي مواد "Material Handling"
10. نقطه جوش "Spot Welding"

بیشتر از 800 استاندارد برای طراحی ربات وجود دارد در زیر چند مورد از معروف ترین را فقط نام می بریم .

1. ISO-10562

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - INTERMEDIATE CODE FOR ROBOTS "ICR"

2. ROBOT RISK ASSESSMEN

ROBOT RISK ASSESSMENT CD "COMPANION TO ANSI/RIA-R15.06"

3. ISO-9787

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - COORDINATE SYSTEMS & MOTIONNOMENCLATURES

4. ISO-9409-1

PART 1: PLATES, MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - MECHANICAL INTERFACES

5. ISO-9283

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - PERFORMANCE CRITERIA & RELATED TEST METHODS

6. ISO-8373-1

ADDENDUM 1: 1990 EDITION - ANNEX B - MULTILINGUAL ANNEX - MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS

7. ISO-8373

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - VOCABULARY

8. ISO-11032

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - APPLICATION ORIENTED TEST -SPOT WELDING

9. ISO-11062

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - EMC TEST METHODS & PERFORMANCE EVALUATION CRITERIA - GUID

10. IEEE-VT-ROBOT SENSIN

ROBOT SENSING & INTELLIGENCE

11. IEEE-VT-ROBOT DYNAMIC

ROBOT DYNAMICS & CONTROL

12. ISO-10218

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - SAFETY

13. DIN-EN-ISO-9409-2

PART 2: SHAFTS, MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - MECHANICAL INTERFACES "ISO 9409-2: 20"

14. DIN-EN-ISO-9409-1

PART 1: PLATES, MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS, MECHANICAL INTERFACES

15. DIN-EN-ISO-8373

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS, VOCABULARY "ISO 8373:1994", ENGLISH VERSION OF DIN EN

16. DIN-EN-775

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS, SAFETY

17. DIN-EN-29283

PERFORMANCE CRITERIA & RELATED TEST METHODS, MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS

18. RIA-R15.05-3

FOR INDUSTRIAL ROBOTS & ROBOT SYSTEMS - RELIABILITY ACCEPTANCE TESTING - GUIDELINES

19. RIA-R15-05-2

INDUSTRIAL ROBOTS & ROBOT SYSTEMS - PATH-RELATED & DYNAMIC PERFORMANCE CHARACTERISTICS

20. ISO-9946

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - PRESENTATION OF CHARACTERISTICS

21. ISO-6210-1

PART 1: GENERAL REQUIREMENTS, CYLINDERS FOR ROBOT RESISTANCEWELDING GUNS

22. CSA-Z434

INDUSTRIAL ROBOTS & ROBOT SYSTEMS - GENERAL SAFETY REQUIREMENTS

23. ANSI/RIA-R15.06

INDUSTRIAL ROBOTS & ROBOT SYSTEMS - SAFETY REQUIREMENTS

24. ANSI-R15.05-3

INDUSTRIAL ROBOTS & ROBOT SYSTEMS-RELIABILITY ACCEPTANCE TESTING-GUIDELINES

25. BS-EN-ISO-15187

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS, GRAPHICAL USER INTERFACES FOR PROGRAMMING & OPERATION

26. EN-ISO-15187

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS, GRAPHICAL USER INTEFACES FORPROGRAMMING & OPERATION

27. DIN-EN-ISO-15187

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS, GRAPHICAL USER INTEFACES FORPROGRAMMING & OPERATION

28. BS-EN-ISO-14539

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS, OBJECT HANDLING WITH GRASP-TYPE GRIPPERS, VOCABULARY

29. JIS-B-8461

PCB "PRINTED CIRCUIT BOARD" ASSEMBLY ROBOTS - INTERFACES

30. JIS-B-8460

PCB "PRINTED CIRCUIT BOARD" ASSEMBLY ROBOTS - PRESENTATION OF CHARACTERISTICS & FUNCTIN

31. JIS-B-8442

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - AUTOMATIC END EFFECTOR EXCHANGE SYSTEMS - VOCABULARY

32. JIS-B-8441

PART 2: SHAFTS "FORM A" - MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - MECHANICAL INTERFACES

33. JIS-B-8440

INDUSTRIAL ROBOTS - INTERMEDIATE CODE STROLIC

34. JIS-B-8439

INDUSTRIAL ROBOTS - PROGRAMMING LANGUAGE SLIM

35. JIS-B-8438

INDUSTRIAL ROBOTS - ELECTRICAL EQUIPMENT

36. JIS-B-8437

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - COORDINATE SYSTEM AND MOTION NOMENCLATURES

37. JIS-B-8436

PART 1: PLATES "FORM A" - MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - MECHANICAL INTERFACE

38. JIS-B-8433

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - SAFETY

39. JIS-B-8432

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - PERFORMANCE CRITERIA AND RELATED TEST METHODS

40. JIS-B-8431

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - PRESENTATION OF CHARACTERISTICS

41. A-A-59687

ROBOT, EXPLOSIVE ORDNANCE DISPOSAL "EOD"

42. JIS-B-0144

PCB "PRINTED CIRCUIT BOARD" ASSEMBLY ROBOTS - VOCABULARY

43. JIS-B-0138

INDUSTRIAL ROBOTS - GRAPHICAL SYMBOLS OF MECHANISM

44. JIS-B-0134

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - VOCABULARY

45. ISO-15187

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - GRAPHICAL USER INTERFACES FOR PROGRAMMING & OPERATION

46. ISO-14539

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - OBJECT HANDLING WITH GRASP-TYPE GRIPPERS - VOCABULARY

47. EN-ISO-9946

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS, PRESENTATION OF CHARACTERISTICS

48. EN-ISO-9787

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS, COORDINATE SYSTEMS & MOTION NOMENCLATURES

49. DIN-EN-ISO-9946

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS, PRESENTATION OF CHARACTERISTICS "ISO 9946: 1999" ENGLISH"

50. DIN-EN-ISO-9787

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS, COORDINATE SYSTEMS & MOTION NOMENCLATURES "ISO 9787: 1"

51. EN-ISO-9283

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS, PERFORMANCE CRITERIA & RELATED TEST METHODS

52. BS-EN-ISO-9787

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - COORDINATE SYSTEMS & MOTIONNOMENCLATURES

53. BS-EN-ISO-11593

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS. AUTOMATIC END EFFECTOR SYSTEMS. VOCABULARY & PRESENTAT

54. UL-1740

ROBOTS & ROBOTIC EQUIPMENT

55. DIN-EN-ISO-9283

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS, PERFORMANCE CRITERIA & RELATED TEST METHODS "ISO 9283"

56. AWS-AWR

ARC WELDING WITH ROBOTS: DO'S & DON'TS

57. BS-EN-ISO-9946

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - PRESENTATION OF CHARACTERISTICS

58. BS-EN-ISO-9283

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - PERFORMANCE CRITERIA & RELATED TEST METHODS

59. SPI-B151.27

ROBOTS USED WITH HORIZONTAL & VERTICAL INJECTION MOLDING MACHINES - SAFETY REQUIREMENTS

60. RIA-R15.05-2

RIA-R15.05-2 PATH-RELATED & DYNAMIC PERFORMANCE CHARACTERISTICS - EVALUATION, FOR INDUSTRIAL ROBOTS

61. RIA-R15.02-1

HAND-HELD ROBOT CONTROL PENDANTS - HUMAN ENGINEERING DESIGN CRITERIA, FOR INDUSTRIAL ROBOT

62. NAS-875

ROBOT - INDUSTRIAL, CNC, FOR DRILLING, REAMING & COUNTERSINKING

63. ISO/IEC-TR-13345

INDUSTRIAL AUTOMATION SYSTEMS - SPECIFICATIONOF SUBSETS OF THE PROTOCOL FOR ISO/IEC 9506

64. ISO/IEC-9506-3

PART 3: COMPANION STANDARD FOR ROBOTICS, INDUSTRIAL AUTOMATION SYSTEMS - MANUAFACTURING

65. ISO-9409-2

PART 2: SHAFTS, MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - MECHANICAL INTERFACES

66. ISO-9409

SEE: ISO-9409-1, ETC: MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - MECHANICAL INTERFACES

67. ISO-8867-1

PART 1: PHYSICAL INTERCONNECTION & TWO-WAY ALTERNATE COMMUNICATION, INDUSTRIAL ASYNCHRONOUS

68. ISO-8373-AM1

AMENDMENT 1: ANNEX B - MULTILINGUAL ANNEX, MSNIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - VOCABULARY

69. ISO-6210

SEE: ISO-6210-1, ETC: CYLINDERS FOR ROBOT RESISTANT WELDING GUNS

70. ISO-13309

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - INFORMATIVE GUIDE ON TEST EQUIPMENT & METROLOGY METHODS

71. ISO-11593

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - AUTOMATIC END EFFECTOR EXCHANGE SYSTEMS - VOCABULARY

72. ISO-11065

INDUSTRIAL AUTOMATION GLOSSARY

73. IEEE-VT-MOBILE ROBOT

MOBILE ROBOTICS IN THE UTILITY INDUSTRY

74. EN-ISO-9409-2

PART 2: SHAFTS, MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - MECHANICAL INTERFACES "ISO-9409-2: 20"

75. EN-ISO-9409-1

PART 1: PLATES, MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS, MECHANICAL INTERFACES

76. EN-ISO-11593

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS. AUTOMATIC END EFFECTOR SYSTEMS. VOCABULARY & PRESENTATION

77. EN-775

INDUSTRIAL ROBOTS - SAFETY "ISO 10218: 1992 MODIFIED"

78. EN-29946

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS, PRESENTATION OF CHARACTERISTICS, "ISO 9946:1991"

79. EN-29787

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS, COORDINATE SYSTEMS & MOTIONS"ISO 9787: 1990"

80. EN-29409

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS. MECHANICAL INTERFACES

81. EN-29283

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS, PERFORMANCE CRITERIA & RELATED TEST METHODS

82. DIN-EN-ISO-11593

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS - AUTOMATIC END EFFECTOR EXCHANGE SYSTEMS, VOCABULARY

83. DIN-EN-29946

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS, PRESENTATION OF CHARACTERISTICS, "ISO 9946: 1991" ENGLISH

84. DIN-EN-29787

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS, COORDINATE SYSTEMS & MOTIONS"ISO 9787: 1990" ENGLISH VERSION

85. BS-EN-ISO-9409-2

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS, MECHANICAL INTERFACES, SHAFTS

86. BS-EN-ISO-9409-1

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS, MECHANICAL INTERFACES, PLATES

87. BS-EN-ISO-9409

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS. MECHANICAL INTERFACES

88. BS-EN-ISO-8373

MANIPULATING INDUSTRIAL ROBOTS. VOCABULARY

89. BS-7228-6

PART 6: RECOMMENDATIONS FOR SAFETY, INDUSTRIAL ROBOTS

90. BS-7228

INDUSTRIAL ROBOTS

91. ASTM-F1034

CLASSIFYING INDUSTRIAL ROBOTS, STANDARD GUIDEFOR

92. ANSI-R15.02

HAND-HELD ROBOT CONTROL PENDANTS - HUMAN ENGINEERING DESIGN CRITERIA, FOR INDUSTRIAL ROBOTS


93. و ...

همان طور که گفته شد تعداد استاندارد ها بیش از این ها می باشد

ادامه در قسمت بعد

نویسنده محسن جعفرزاده

منبع سایت تخصصی مهندسی رباتیک http://www.robotics-engineering.ir

مبانی مهندسی رباتیک - قسمت چهارم

مراحل طراحی ربات

1. تشخیص نیاز
2. تعریف مساله
3. تعیین کارکرد های اصلی
4. شناسایی سیستم های تامین کننده کارکرد ها
5. مشخص کردن محدودیت ها
6. ترکیب کردن
7. انتخاب سیستم های اصلی
8. طراحی مکانیزم های لازم
9. طراحی اجزای مکانیزم ها
10. تحلیل و بهینه سازی
11. ارزیابی
12. آزمایش
13. بازگشت و تصحیح
14. عرضه


چند نکته

* یک طرح رباتیک به شرطی خوب است که برای کار مطلوب ایجاد شود و مشکلی را حل نماید . (مثلا ساخت ربات قاتل یا همسر ، در خور مهندس رباتیک نیست)
* یک طرح رباتیک به شرطی امکان پذیر است که بتوان آن را با دانش پول و مواد اولیه اجرا کرد . ( طرح تخیلی و مربوط به دانشی که هنوز وجود ندارد نباشد)
* یک طرح رباتیک به شرطی پذیرفتنی است که نتایج آن ارزش هزینه های آن را داشته باشد .
* اگر یک طرح ربات خوب ، امکان پذیر و پذیرفتنی باشد آن طرح رضایت بخش نامیده می شود . مهندس رباتیک باید بتواند چند طرح رضایت بخش ارائه دهد و آن ها را با هم مثایسه کند و طرح بهتر را انتخاب کند به طرح برتر ، بهینه می گویند .
* هر طرح رباتیک باید مجموعه ای از مشخصات را به همراه داشته باشد آن طور که مشتری قادر به ارزیابی ربات شود و آن را رضایت مند خریداری نماید ( جدول ، نمودار ، متون راهنما ، برچسب کیفیت ، طول عمر و ... )
* معرفی طرح برای دیگران ، گامی حیاتی در مهندسی رباتیک می باشد . بسیاری از طرح های رباتیک به خاطر نخواستن یا نتوانستن صاحبان آم در انتقال منظور خود به دیگران ، به فراموشی سپرده شده اند . وقای یک مهندس رباتیک ، طرحی را برای مدیر یا مشتری خود عرضه می کند یا سعی به فروش رباتی می کند . باید بتواند صابت کند مه طرحش بر سایر طرح ها برتری دارد . اگر در این کار به موفقیت نرسد . وقت و تلاشی را که برای پایان رساندن طرح انجام داده را به راختی هدر داده است .

نقش رایانه در مهندسی رباتیک

امروزه مهندسان رباتیک از ابزار ها و منابع گوناگونی برای طراحی ربات بهره می برند . رایانه و مجموعه نرم افزار های مهندسی ؛ ابزاری قوی برای طراحی ، تحلیل ، شبیه سازی پروژه های رباتیک ، فراهم می سازد . در کنار این نرم افزار ها ، اطلاعات فنی و دفترچه راهنمای قطعات را می توان در اینترنت به راحتی یافت .
نرم افزار های CAD طراحی به کمک رایانه ، CAM تولید به کمک رایانه ، CAE مهندسی به کمک رایانه ، سه دسته مهم نرم افزار هی مهندسی می باشند . علاوه بر این سه دسته ، نرم افزار های ریاضی ، برنامه نویسی ، جدول بندی ، انیمیشن سازی و ... نیز ، به صورت گسترده در طراحی ربات استفاده می شوند .
نام چند نرم افزار معروف و پرکاربرد در زیر آمده است

COSIMIR , Robcad , Delmia , FAMOS , EasyRob , ABB Robot Studio , Kuka Sim , RoboWorks , Simbad , BugWorks , Camelot , anyKode Marilou Robotics Studio , Webots , EDTSim , eyeWyre Simulation Studio , Juice , Mobile Robot Simulators , MOBOTSIM , Robot Auto Racing Simulator , Khepera Simulator , eyeWyre Simulation Studio , RobotFlow , EASY-ROB , LME Hexapod , MOBS , Microsoft Robotics
ProEngineer , SolidWorks , Catia, ANSYS , Algor, NASTARN, Fluent , FIDAP , CFD , Working Model , DADS , ADAMS , Autocad , Inventor , Mechanical Desktop , Solid Edge , Unigraphics , ABAQUS , Patarn , Dytran , COSMOS , Autoform , Moldflow , PowerMill
OrCad , Proteus , Protel , PSPICE , LabView , IC Master , Circuit Maker , Electronics Workbench , Multisim , 20sim , Digital Circuit Simulator , EICAD , Electronic Design Studio , FPGA Advantage , Modeldim , HSPICE , IC Synthesis , SILOS , Supermax ECAD , EDA , Auto TRAX and Active , Caddie , EAGLE , Gerbtool , Microcontroller Simulator , PCB Designer , PCB Navigator , Power Logic , Eplan , ETAB , Calculux , DIALux , CIRCAD
TKsolver , Mathematica , Matlab , MathCad , Maple , Excel , Lotus , Quattro-pro
Visual Basic , mikroc , mikrobasic , mikropaskal , bacom , ccs , simatic manager , wincc , mplab , Visual c , GCC , Keil , Leonardo , TS Emulator , XHDL , Franklin , AVR Studio , PLC S7 , MSDN , PicBasicPro , PicBasic , HI-TECH PICC

هشدار : نرم افزار رایانه جانشین فرآیند اندیشیدن آدمی نمی باشد .

رابطه مهندس رباتیک و رایانه مانند رابطه راننده و خودرو می باشد . ارقامی خروجی که رایانه به ورودی نارست می دهد طرح را دچار خطا می کند مانند بی دقتی در رانندگی که ممکن است حتی به قتل کسی منجر شود . بنابراین مسئول اطمینان از نتایج خود مهندسیان رباتیک می باشند .

ادامه در قسمت بعد

نویسنده محسن جعفرزاده

منبع سایت تخصصی مهندسی رباتیک http://www.robotics-engineering.ir

مبانی مهندسی رباتیک - قسمت پنجم

پیگیری اطلاعات فنی

ما در عصری زندگی می کنیم که عصر اطلاعات نامیده می شود .دوره ای که اطلاعات با سرعت نور گسترش می یابد . هر چند که کسب تغییرات اطلاعات بسیار دشوار است اما برای مهندس رباتیک ، بسیار حیاتی می باشد . برخی از منابع اطلاعاتی در زیر آمده است .

1. کتابخانه ها : جدید ترین کتاب ها ، دانش نامه ها ، فهرست نامه ها ، مجلات ، گزارش های فنی ، پایان نامه ها و .... را می توان در کتابخانه های دانشگاه ها و ملی یافت .
2. منابع دولتی : وزارت دفاع ، بازرگانی ، انرژی ، ادارات ثبت اختراع ، سازمان های هوا و فضا ، استاندارد ، پژوهش های صنعتی ، شرکت نفت و ....
3. انجمن ها ، قطب ها ، کانون ها ، هسته ها ، کمیته ها ، مرکز ها ، باشگاه ها ، جامعه ها ، مجمع ها ، جمعیت ها ، فدراسیون های رباتیک : مانند فدراسیون بین المللی رباتیک ، انجمن ربوکاپ ، جامعه رباتیک هند ، مجمع مهندسین رباتیک استرالیا ، مرکز ملی رباتیک آمریکا ، قطب رباتیک ایران ، انجمن طراحان ربات اروپا ، انجمن جوشکاری آمریکا ، انجمن مهندسان خودرو ، انجمن مهندسان برق و الکترونیک ، انجمن ربات های صنعتی ، جامعه مواد آمریکا ، جمعیت ایمنی و سلامت آمریکا و ...
4. فروشنده ها ، دلالان صنعتی ، دست فروشان رباتیک : فروشندگان قطعات برای توجیه برتری محصولات خود ، دفترچه راهنمای محصول ، کتابچه های فنی ، کاتالوگ محصولات ، قیمت قطعات و ... را ارائه می دهند
5. شبکه جهانی اینترنت : بسیاری از موارد بالا هر کدام دارای سایت اینترنتی می باشند و بعضی از اطلاعات خود را در آن جا قرار می دهند . همچنین سایت های خبری آخرین اخبار علمی را به صورت رایگان در اختیار بازدیدکنندگلن قرار می دهند ، همچنین سایت های آموزش و فنی اطلاغات خوبی قرار می دهند و ....

به علت وجود انبوه منابع ، فهرست بالا کامل نیست و خیلی از موارد جا افتاده است و نمی توان در چند صفحه آنها را جا داد .

آیین مهندسی رباتیک

من با فروتنی و عنایت پروردگار سوگند می خورم ؛
به عنوان یک مهندس رباتیک ، دانش و مهارت حرفه ای خود را در خدمت پیشبرد و بهبود خوشبختی و سلامت انسان می گذارم ؛
سوگند می خورم و شهادت می دهم ؛
که همه تلاش خود را در این را بکنم ؛
که در هیچ تعهدی مگر شرافتمندانه شرکت نجویم ؛
که بر مرام انسان زندگی کنم و کارم را در بالاترین حد استاندارد حرفه ای انجام دهم ؛
که خدمت را برتر از سود بدانم ، ارج و اعتبار حرفه را بیش از بهره گیری شخصی ، و سلامت جامعه بشری را فرای همه ی جنبه های دیگر بدانم .

مسئولیت و تعهد ها ی حرفه ای یک مهندس رباتیک

به طور کلی مهندس رباتیک می خواهد نیاز های مشتری های خود را تامین نماید و انتظار می رود که شرایط ، رقابتی و با مسئولیت و تعهد ، باشد . بسیاری از مهندسان رباتیک پس از فارغ التحصیلی خود را یک ربات ساز ماهر می پندارند و فکر می کنند می توانند ذهنی یک ربات راطراحی ، تحلیل و تولید کنند و نیاز به روی کاغذ آوردن و وقت گداشتن را در درجه آخر می پندارند . در حالی که این تصور ، کاملا بدور از حقیقت می باشد . در واقع بیشتر مهندسان رباتیک بیشتر وقت خود را صرف گزارش فنی و تحلیل ربات می کنند .
ادعای مسئولیت قاطع در برابر تضمین محصول در همه جهان شایه است . با این ادعا سازنده ربات ، در برابر هر خسارت ناشی از عیب ربات مسئول می شود . مهم نیست مه سازنده ربات از عیب باخبر بوده یا نه . برای نمونه رباتی ده سال پیش فروش رفت بر اساس علم آن زمان هیچ عیبی نداشت و پس از ده سال از ادعای سازنده علم جدید اثبات کرد که ربا عیب دارد ، پس خریدار می تواند ثابت کند که زیان دیده و از دادگاه درخواست غرامت کند .
بهترین را برای فرار از مسئولیت آن است که ربات به بهترین روش و مهندسی خوب چه در طراحی و چه در تحلیل و با کنترل کیفی و آزمایش همراه باشد و در تبلیغات از هر قول اضافی هودداری نماید .

اقتصاد در طراحی ربات

هیچ چیز را نمی توان بدون هزینه دانست . قیمت مواد و دست مزد ها سال به سال بالاتر می رود . کاربرد اندازه ها استادارد یا موجود در انبار نخستین اصل کاهش هزینه می باشد . ( مثلا وقتی مقاومت 490 اهم در بازار نیست می توانیم برای کاهش هزینه از مقاومت 500 اهم استفاده کنیم و ... ) مهندسی رباتیکی که از اندازه های غیر استاندارد استفاده می کند هزینه را تولید را به شدت بالا می برد . حتی همه اندازه های استاندارد نیز قابل استفاده نیست ، اندازه های استانداردی که کاربری کمی دارند در انبار ذخیره نمی شوند بنابراین در دسترس نیستند و هر درخواست بی درایتی از آن اندازه ها ، دیر کرد و گرتنی محصول را به همراه دارد . بنابراین مهندس رباتیک باید فهریت اندازه های مناسب را داشته باشد . اگر از یک طرح قرار است تعداد کمی تولید شود استفاده از سیستم های غیر خود کار و دستی به صرفه تر است و اگر قرار است تعداد آن زیاد باشد صرفه این است که از دستگاه های خود کار استفاده شود .
برای سنجش تقریبی دو طرح از یک ربات می توان راه های بسیار یافت . مثلا تعداد قطعات تشکیل دهنده ، وزن کل ، حجم ، توان ، سرعت و ....

تردید در طراحی ربات

مهندسات رباتیک همیشه باید با تردید ها کنار بیایند در غیر این صورت هیچ رباتی نمی توانند طراحی کنند . برخی از این تردید ها ناشی از خطای محاسباتی ، تغییر خواص مواد و قطعات ، اعتبار مدل های ریاضی ، نقص علم کنونی و ...می باشد . یکی از راه های غلبه بر تردید آزمایش هزاران نمونه اولیه و سپس ارائه طرح می باشد.

ادامه در قسمت بعد

نویسنده محسن جعفرزاده

منبع سایت تخصصی مهندسی رباتیک http://www.robotics-engineering.ir

مبانی مهندسی رباتیک - قسمت ششم

انواع ربات های صنعتی

ربات های صنعتی به دو گروه پایه متحرک (موبایل) و پایه ثابت (غیر موبایل) تقسیم می شوند . ربات های موبایل ربات هایی هستند که کل ربات توسط چرخ یا

هر وسیله دیگری حابه جا می شوند . ربات ها غیر موبایل همواره یکی از قسمت های آن به زمین جوش یا پیچ می شود . اکثر ربات های کنونی به علت آسانی

ساخت ، ارزان بودن و کمبود دانش کافی به صورت پایه ثابت می باشند . پیش بینی می شود تا 40 سال آینده تمامی ربات ها به صورت موبایل تولید شوند .

انواع ربات های صنعتی غیر موبایل

ربات های صنعتی پایه ثابت ربات ها بر اساس نوع سه مفصل اول ، به شش دسته تقسیم می شوند . البته ممکن است بعضی از ربات ها در هیچ یک از دسته

ها قرار نگیرند . ما در این جا فقط معروف ترین دسته بندی را قرار دادیم .

1. بند بند ( هنرمند ، پوما ، چرخان ، شبه انسان ، Articulated ، PUMA )

ربات هایی که سه مفصل اول آن ، لولایی باشد و محور مفصل دوم و سوم موازی ، و عمود بر محور مفصل اول باشد را ربات بند بند گویند . پیکر بندی این نوع ربات

بسیار شبیه دست انسان می باشد . در نتیجه دارای انعطاف بالایی در کار با اشیا و دستگاه ها می باشد . این ربات ها به علت درجه آزادی و انعطاف زیاد

محبوبیت بسیاری یافتند .







2. اسکارا (SCARA)

ربات هایی که دو مفصل اول ، لولایی و مفصل سوم کشویی باشد و محور سه مفصل اول ، موازی باشد را ربات اسکارا گویند . در واقع یک ربات ساده که می

تواند کارهای مونتاژ درست و سریع انجام شده است. مزیت این ربات سرعت افقی آن می باشد .







3. مستطیلی (دکارتی یا گانتری ، Cartesian ، Gantry )

ربات هایی که سه مفصل اول آن ، کشویی باشد و محور سه مفصل اول دو به دو بر هم عمود باشند را ربات مستطیلی گویند که شبیه استفاده از دستگاه

مختصات دکارتی است . مزیت این ربات ها این قدرت و تحلیل ساده ی آن می باشد .







4. استوانه ای (سیلندری ، Cylindrical )

ربات هایی که مفصل اول آن لولایی و مفصل دوم وسوم آن کشویی باشد و محورهای مفاصل اول و دوم موازی و بر محور مفصل سوم عمود باشد را ربات استوانه

ای گویند .







5. کروی (قطبی ، Polar ، Spherical )

رباتی که مفصل اول و دوم آن لولایی و مفصل سوم آن کشویی باشد و محور مفصل اول بر محور مفصل دوم عمود باشد همچنین محور مفصل سوم بر محور

مفصل دوم عمود باشد را ربات کروی گویند . دقت شود محور های مفاصل اول و سوم لزوما عمود نیستند .







6. موازی ( Parallel )

رباتی که سه مفصل اول آن همزمان ، یا کشویی و یا لولایی باشد را ربات موازی گویند . ویژگی مهم این ربات قدرت آن می باشد .







امروزه بیشترین نوع به ترتیب مربوط به پوما ، اسکارا و مستطیلی می باشد .

ادامه در قسمت بعد

نویسنده محسن جعفرزاده

منبع سایت تخصصی مهندسی رباتیک http://www.robotics-engineering.ir

مبانی مهندسی رباتیک - قسمت هفتم

مجری نهایی

آخرین نقطه مکانیکی ربات که ابزار به آن بسته می شود یا برای گرفتن اجسام به کار می رود . سازندگان ربات معمولا مجری نهایی را طراحی نمی کنند . در اغلب موارد یک گیره ساده را تحویل می دهند . وظیفه مهندسین مشاور خریدار است که مجری نهایی را طراحی و نصب کنند و برای موقعیت مورد نظر به کار اندازند . انبر جوشکاری ، تفنگ رنگ پاشی ، ابزار چسب کاری از جمله مواردی هستند که توسط مجری نهایی نگه داشته می شود .

محرکه ها

محرکه ها مانند ماهیجه های ربات هستند . از انواع متداول محرکه ها می توان به سرو موتور ها ، موتور های پله ای ، سیلندر های بادی و روغنی نام برد.

مفاصل ربات ( joint )



بین هر دو رابط از ربات ، یک مفصل قرار دارد . مفاصل مختلفی در ربات به کار می رود از جمله می توان از مفاصل کشویی ، لولایی ، لغزشی ، کروی و ... نام برد . استفاده از مفاصل کروی در سیستم های مکانیکی کاربرد وسیعی دارد اما چون کنترل آن دشوار است در رباتیک کاربر چندانی ندارد و جنبه تحقیقاتی دارد . اغلب مفاصلی ربات کشویی و لولایی هستند .
مفاصل کشویی ( منشوری ، طولی ، خطی ، Linear ، Prismatic ) ، اجازه حرکت نسبی طولی بین دو رابط را می دهد یعنی حرکت خطی دارند و چرخش در آن ها وجود ندارد و در آن ها از محرکه های روغنی ، بادی یا الکتریکی استفاد می شود .
مفاصل لولایی ( چرخشی ، دورانی ، Revolute ، rotary ) ، شبیه لولا است که اجازه چرخش نسبی بین دو رابط را می دهد . یعنی حرکت چرخشی دارند . استقاده از محرکه های بادی و روغنی در آن ها متداول است اما اغلب از محرکه های الکتریکی از نوع موتور های پله ای یا سرو موتور استفاده می شود .

درجه حرکت ( DOM = Degree Of Mobility )

تعداد مفاصل ، درجه حرکت را مشخص می کند .

درجه آزادی ( DOF = Degree Of Freedom )

درجات آزادی به معنای حداقل تعداد مختص لازم برای مشخص کردن وضعیت جسم است به عبارت دیگر جسم دارای n درجه آزادی است، اگر مشخصات کامل موقعیت آن را بتوان با n پارامتر تعیین کرد در صورتی که n حداقل مشخصات بکار رفته باشد. برای دسترسی به هر نقطه در صفحه به دو درجه آزادی و برای دسترسی به هر نقطه در فضا به سه درجه آزادی نیازمندیم همچنین برای جهت گیری ابزار در صفحه به یک درجه آزادی و برای جهت گیری ابزار در فضا به سه درجه آزادی دیگر نیاز مندیم . بنابراین برای یک جسم صلب در صفحه سه درجه آزادی دارد و در فضا 6 درجه آزادی دارد . یعنی نمی توان بیش از 6 درجه آزادی برای یک جسم صلب متصور شد.
درجه آزادی یک ربات را ابزار انتهای ربات مشخص می کنند بنابراین وقتی می گوییم یک ربات دارای 4 درجه آزادی است یعنی ابزار انتهایی ربات 4 درجه آزادی دارد .
ربات اسکارا معمولا 4 درجه آزادی و ربات چرخان معمولا 6 درجه آزادی و ربات مستطیلی معمولا 3 درجه آزادی دارند .

درجه اضافی حرکت

همواره درجه حرکت بزگتر یا مساوی درجه آزادی می باشد . به اختلاف درجه حرکت از درجه آزادی ، درجه اضافی حرکت گویند . هر چه درجه اضافی حرکت بیشتر شود انعطاف آن بیشتر می شود اما هزینه آن بالاتر می رود و کنترل آن سخت تر می شود .

فضای کار قابل دسترسی

به مجموعه نفاطی که مجری نهایی می تواند در آن قرار گیرد فضای کار قابل دسترسی گویند .

فضای کار ماهر

به مجموعه نقاطی که مجری نهایی می تواند به جهت گیری کامل در آن قرار گیرد فضای کار ماهر گویند .

* همواره فضای کار ماهر زیر مجموعه ی فضای کار قابل دسترسی می باشد .

دقت

به میزان نزدیک شدن ربات به نقطه فرمان داده شده دقت ربات می گویند . یعنی ربات با چه دقتی می تواند به نقطه مورد نظر برسد . دقت اغلب ربات ها یک دهم میلی متر یا بهتر است .

تکرارپذیری

به میزان دوبار نزدیک شدن ربات به نقطه فرمان داده شده تکرار پذیری ربات می گویند . یعنی هر گاه حرکت چندین بار تکرار شود ربات با چه دقتی می تواند به نقطه ی تکرار برسد . فرض کنید ربات صد بار ، رسیدن به یک نقطه را تکرار کند از آن جا که عوامل بسیاری روی دقت ربات تاثیر دارد ربات نمی تواند به آن نقطه در هر بار برسد اما در هر شعاعی از آن نقطه می تواند قرار بگیرد . به شعاعی که با این تکرار تشکیل می شود تکرار پذیری می گویند . طراحان ربات موظفندبرای تکرار پذیری را بر حسب تعداد آزمایش و بارگذاری و جهت ربات معین کنند . اغلب ربات های صنعتی تکرار پذیری یک دهم میلی متر دارند .

*تکرار پذیری بسیار مهم تر از دقت می باشد . ربات های امروزی تکرار پذیری بالایی دارند . فرض گنید ربات 2 میلی متر انحراف به چپ دارد در این حالت تمام نقاط 2 میلی متر راست تر قرار می گیرند بنابراین با برنامه نویسی خطا صفر می شود . اما اگر خطا به صورت تصادفی باشد خطا را نمی توان حذف کرد .

ادامه در قسمت بعد

نویسنده محسن جعفرزاده

منبع سایت تخصصی مهندسی رباتیک http://www.robotics-engineering.ir

مبانی مهندسی رباتیک - قسمت هشتم

رابط (link)

رابط یک جسم مکانیکی صلب است که دو مفصل را به یکدیگر وصل می نماید . البته رابط آخر ربات ممکن است فقط به یک مفصل متصل شده باشد .









بازو و مچ ربات های صنعتی پایه ثابت ( arm & wrist )

ربات های صنعتی پایه ثابت معمولا دارای 6 درجه آزادی و 6 درجه حرکت می باشند . یادآوری می شود برای مشخص کردن یک جسم صلب در فضا به 6 مختص لازم داریم . بنابراین ربات ها اکثرا دارای 6 درجه آزادی می باشند . همان طور که گفتیم درجه حرکت بیشتر باعث افزایش  هزینه  و کنترل سخت تر می شود . بنابراین سعی می شود که کمترین درجه حرکت را داشته باشیم . بنابراین بیشتر ربات ها داری 6 درجه حرکت می باشند . بنابراین معمولا ربات ها داری 6 مفصل  می باشند 3 مفصل اول برای تعیین موقعیت و 3 مفصل دوم برای تعیین جهت مجری نهایی مورد  استفاده قراری می گیرند .
به قسمتی از ربات ( مفصل و رابط ) که برای تعیین موقعیت استفاده می شود ، بازو می گویند . همان طور که در قسمت های قبل ذکر شد ربات ها بر اساس بازو نام گذاری می شوند .
به قسمتی از ربات که برای تعیین جهت استفاده می شود ، مچ می گویند . اغلب ربات ها از مچ کروی استفاده می کنند .

سیگنال

به هر کمیت فیزیکی که مقدار آن برای ما مهم است یا در ربات اثر می گذارد سیگنال گویند . مثلا ولتاژ دو سر موتور ، روشنایی محیط ، دمای محیط ، سرعت چرخ ها ، زاویه مجری نهایی و ....

مدل سازی

بیان قوانین فیزیکی بر اساس ریاضی را مدل سازی می گویند . ما برای طراحی ربات مجبور به مدل سازی ربات و قطعات آن می شویم . این مدل ها همواره دقیق نیستند برای همین ربات ها خطا دارند . هر چه مدل سازی دقیق تر باشد ربات نیز دقیق تر کار می کند . علت دقیق نبودن مدل ها نبود دانش کافی فیزیکی و یا نادیده گرفتن بعضی از کمیت های فیزیکی است و ریاضی را نمی توان ناقص دانست ریاضی کامل ترین علم جهان است و از هر گونه قوانین فیزیکی مجرد است . می توان گفت مهم ترین مرحله از طراحی ربات ، مدل سازی می باشد . اهمیت آن به حدی است که پایان نامه دکترای بعضی از مهندسین رباتیک ، مدل سازی یک ربات خاص می باشد .

کنترل ربات

منظور از کنترل ربات ، تنظیم سیگنال خروجی بر اساس سیگنال ورودی است . این عمل توسط کنترلر ها صورت می پذیرد . هر ربات دارای یک یا چند کنترلر است . یکی از کنترلر ها را کنترلر مرکزی می نامیم که وظیفه آن کنترل کل ربات به تنهایی و یا به کمک کنترلر های دیگر می باشد . کنترلر ها به دو صورت حلقه باز و حلقه بسته موجود اند . منظور از کنترل حلقه باز این است که وروی از خروجی تاثیر نگیرد و منظور از کنترل حلقه بسته تاثیر پذیرفتن وروی از خروجی است . برای حلقه بسته بودن یک کنترلر احتیاج به حسگر ( sensor ) داریم . به عنوان مثال برای تنظیم روشنایی محلی ؛ یک روش این است که بگوییم ساعت خاصی چراغ روشن شود (کنترل حلقه باز ) روش دیگر آن است که بگوییم اگر روشنایی از حدی کمتر شد روشن شود (کنترل حلقه بسته) . هر دو روش مزایا و مشکلاتی دارد مزیت کنترل حلقه باز ، هزینه کمتر و ساخت راحت تر می باشد و مزیت کنترل حلقه بسته دقت  آن است مشکل اصلی کنترل حلقه باز این است که اگر در ورودی سیستم اغتشاش ایجاد شود این اغتشاش در خروجی کاملا ظاهر می شود و مشکل کنترل حلقه بسته هزینه ی بالای آن است . کنترل حلقه بسته را می توان به صورت های مشتقی یا انتگرالی یا تناسبی یا ترکیب هایی از آن ساخت . مثلا برای تنظیم سرعت ربات می توان از مسافت پیموده شده (انتگرالی) یا سرعت کنونی ربات (تناسبی) یا شتاب ربات (مشتقی) و یا ترکیب آن استفاده نمود البته نمی توان گفت کنترل حلقه بسته همیشه دقت بیشتری دارد حتی ممکن است در مواردی باعث ناپایدار شدن سیستم گردد . مانند تنظیم سرعت موتور الکتریکی، اگر موتور با مانعی برخورد کند که سرعت آن را بگیرد در کنترل حلقه بسته برای جلوگیری از کاهش سرعت ،کنترلر به موتور ولتاژ بیشتری اعمال می شود و این ولتاژ اگر از حدی بیشتر شود باعث سوختن موتور می گردد. در صورتی که کنترلر حلقه باز بود موتور با سرعت کم تر ادامه می داد و نمی سوخت .کنترلر مرکزی باید قابل برنامه ریزی باشد . از جمله کنترلر های مرکزی می توان به رایانه های رومیزی (pc) ، رایانه های صنعتی (pg) ، مدار های منطقی یا fpga ها ، میکروکنترلر ها (mcu) ، دیجیتال سیگنال کنترلر ها (dsc) ، رله های برنامه پذیر (plc) و ... اشاره کرد . ربات ها معمولا دارای چند کنترلر هستند و این کنترلر ها توسط شبکه به کنترلر مرکزی متصلند به عنوان مثال ربات های پایه ثابت هر مفصل دارای کنترلر مجزا می باشد و تمام آن ها با کنترلر مرکزی ارتباط دارند یا چراغ های راهنمایی سطح شهر که هر کدام جداگانه کنترل می شوند و تمام آن ها با مرکز کنترل ترافیک ارتباط دارند و با یک دیگر ارتباط دارند .
جهت طراحی کنترلر ما نیاز به مدل سازی داریم . علت خطای ربات نیز دقیق نبودن مدل سازی ها می باشد . مدل سازی ربات های متحرک نسبت به ربات های پایه ثابت ، بسیار پیچیده تر و مشکل تر است . بنابراین کنترل ربات متحرک بسیار مشکل تر از ربات پایه ثابت است .

دستگاه مختصات در طراحی ربات

در طراحی ربات ،  برای توصیف وضعیت ربات ، از دستگاه های مختصات استفاده می شود . که محل و جهت دستگاه ها برای ما همیت دارد . مثلا  در ربات های پایه ثابت هر رابط دارای 3 دستگاه مختصات اول ، انتها و مرکز جرم می باشد یا ربات مار که هر مهره ی ربات دارای چند دستگاه مختصات می باشد .

دستگاه مختصات مرجع

یکی از دستگاه های مختصات را مرجع می دانیم و جهت و موقعیت سایر دستگاه های مختصات را با آن می سنجیم . دستگاه مختصات مرجع در ریات های پایه ثابت معمولا در رابط صفر ( رابطی که به زمین پیچ شده است) قرار دارد . در ربات های متحرک اگر برای ما موقعیت ربات نسبت به نقطه خاص و ثابت ( محل شارژ یا ... ) اهمیت داشته باشد دستگاه مختصات مرجع را در خارج از ربات و روی زمین در نظر می گیریم و اگر موقعیت نسبت به نقطه ای ثابت اهمیت نداشته باشد دستگاه مختصات مرجع را روی شاسی ربات در نظر می گیریم .

ادامه در قسمت بعد

نویسنده محسن جعفرزاده

منبع سایت تخصصی مهندسی رباتیک   لينکها براي کاربران مهمان قابل دسترسي نيست، براي مشاهده ي لينکها لطفا ثبت نام کرده و وارد شويد 

مبانی مهندسی رباتیک - قسمت نهم

ماتریس تبدیلtransformation



همان طور که گفته شد برای بیان وضعیت ربات از دستگاه های مختصات استفاده می کنیم وضعیت هر دستگاه مختصات را می توان با یک ماتریس 4 در 4 نمایش داد . که به این ماتریس ، ماتریس تبدیل می گویند . به عبارت دیگر ماتریس تبدیل ، ماتریسی است که یک وضعیت دستگاه مختصات را در دستگاه مختصات دیگر نمایش می دهد .




برای نمایش موقعیت دستگاه مختصات از سه مولفه استفاده می کنیم و آن را بردار انتقال می گویند بردار انتقال را با حرف d نمایش می دهند .
برای نمایش جهت دستگاه مختصات از نه مولفه استفاده می کنیم و آن را ماتریس دوران می گویند ماتریس دوران را با حرف R نمایش می دهند .
بنابراین با داشتن بردار انتقال و ماتریس دوران می توان هر دستگاه مختصات را نمایش داد یعنی ماتریس 3 در 4 . چون این ماتریس مربعی نیست  نمی تواند وارون داشته باشد ، برای مربعی شدن این ماتریس سطر چهارم را اضافه می کنیم .



T11 این درایه جهت محور X دستگاه مختصات فعلی را نسبت به محور X دستگاه مختصات مرجع نشان می دهد . حاصل ضرب داخلی دو بردار یکه Xi و X0 ؛ به عبارت دیگر کسینوس زاویه بین محور Xi و X0
T21 این درایه جهت محور X دستگاه مختصات فعلی را نسبت به محور Y دستگاه مختصات مرجع نشان می دهد . حاصل ضرب داخلی دو بردار یکه Xi و Y0 ؛ به عبارت دیگر کسینوس زاویه بین محور Xi و Y0
T31 این درایه جهت محور X دستگاه مختصات فعلی را نسبت به محور Z دستگاه مختصات مرجع نشان می دهد . حاصل ضرب داخلی دو بردار یکه Xi و Z0 ؛ به عبارت دیگر کسینوس زاویه بین محور Xi و Z0
T41 این درایه مقدارش برابر صفر می باشد .
T21 این درایه جهت محور Y دستگاه مختصات فعلی را نسبت به محور X دستگاه مختصات مرجع نشان می دهد . حاصل ضرب داخلی دو بردار یکه Yi و X0 ؛ به عبارت دیگر کسینوس زاویه بین محور Yi و X0
T22 این درایه جهت محور Y دستگاه مختصات فعلی را نسبت به محور Y دستگاه مختصات مرجع نشان می دهد . حاصل ضرب داخلی دو بردار یکه Yi و Y0 ؛ به عبارت دیگر کسینوس زاویه بین محور Yi و Y0
T23 این درایه جهت محور Y دستگاه مختصات فعلی را نسبت به محور X دستگاه مختصات مرجع نشان می دهد . حاصل ضرب داخلی دو بردار یکه Yi و X0 ؛ به عبارت دیگر کسینوس زاویه بین محور Yi و Z0
T24 این درایه مقدارش برابر صفر می باشد .
T31 این درایه جهت محور Z دستگاه مختصات فعلی را نسبت به محور X دستگاه مختصات مرجع نشان می دهد . حاصل ضرب داخلی دو بردار یکه Zi و X0 ؛ به عبارت دیگر کسینوس زاویه بین محور Zi و X0
T32 این درایه جهت محور Z دستگاه مختصات فعلی را نسبت به محور Y دستگاه مختصات مرجع نشان می دهد . حاصل ضرب داخلی دو بردار یکه Zi و Y0 ؛ به عبارت دیگر کسینوس زاویه بین محور Zi و Y0
T33 این درایه جهت محور Z دستگاه مختصات فعلی را نسبت به محور Z دستگاه مختصات مرجع نشان می دهد . حاصل ضرب داخلی دو بردار یکه Zi و Z0 ؛ به عبارت دیگر کسینوس زاویه بین محور Zi و Z0
T34 این درایه مقدارش برابر صفر می باشد .
T41 این درایه مولفه X بردار مکان مبدا دستگاه مختصات فعلی را در دستگاه مختصات مرجع نشان می دهد . به عبارت دیگر حاصل ضرب داخلی بردار یکه X0 در Oi
T42 این درایه مولفه Y بردار مکان مبدا دستگاه مختصات فعلی را در دستگاه مختصات مرجع نشان می دهد . به عبارت دیگر حاصل ضرب داخلی بردار یکه X0 در Oi
T43 این درایه مولفه Z بردار مکان مبدا دستگاه مختصات فعلی را در دستگاه مختصات مرجع نشان می دهد . به عبارت دیگر حاصل ضرب داخلی بردار یکه X0 در Oi
T44 این درایه مقدارش برابر یک می باشد .

سینماتیک ربات ( حرکت شناسی ، Kinematics )

سینماتیک ریات ، علم مطالعه حرکت ربات می باشد . در حرکت شناسی ربات ؛ مکان ، جابجایی ، سرعت ، شتاب و تکان تمام رابط ها یا قسمتی از ربات ، بدون در نظر گرفتن عامل بوجود آورنده ی آن ، بررسی می شود . سینماتیک ربات به دو بخش مستقیم و وارون تقسم می شود . نوع دیگری تقسیم بندی سینماتیک ربات وجود دارد که آن را به چهار بخش ؛ حرکت شناسی ربات های پایه ثبات سری ، حرکت شناسی ربات های پایه ثبات موازی ، حرکت شناسی ربات های موبایل و حرکت شناسی ربات های انسان نما ؛ تقسیم می نماید .



حرکت شناسی مستقیم ( سینماتیک مستقیم ، Forward Kinematics  )

منظور از سینماتیک مستقیم ، به دست آوردن وضعیت ابزار ربات ( ماتریس تبدیل ) از روی زوایا و طول های مفاصل ربات ، می باشد .

حرکت شناسی وارون ( سینماتیک معکوس ، Inverse Kinematics  )

منظور از سینماتیک وارون ، به دست آوردن وضعیت زوایا و طول های متغییر مفاصل ربات از روی موقعیت ابزار ( ماتریس تبدیل )  و طول های ثابت ربات ، می باشد .

چند اصطلاح

FPK حرکت شناسی مستقیم موقعیت

FVK حرکت شناسی مستقیم سرعت

FAK حرکت شناسی مستقیم شتاب

FJK حرکت شناسی مستقیم تکان

FFK حرکت شناسی مستقیم نیرو و گشتاور

IPK حرکت شناسی وارون موقعیت

IVK حرکت شناسی وارون سزعت

IAK حرکت شناسی وارون شتاب

IJK حرکت شناسی وارون تکان

IFK حرکت شناسی وارون نیرو و گشتاور

ادامه در قسمت بعد

نویسنده محسن جعفرزاده

منبع سایت تخصصی مهندسی رباتیک http://www.robotics-engineering.ir