کاهش ارتعاشات ربات دو لینکی انعطاف پذیر با استفاده از مبدل پیزوالکتریک در طی مسیر مشخص

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه ملایر، ملایر

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه ملایر، ملایر

چکیده

در تحقیق حاضر، معادلات انرژی یک بازوی دو لینکی انعطاف‌پذیر با استفاده از فرضیات تیر اولر – برنولی، استخراج شده است. ربات می‌تواند با استفاده از پنجه خود در صفحه قائم باری با وزن مشخص را حمل کند. با اعمال روش مودهای فرضی و در نظر گرفتن تعداد محدودی درجه آزادی، معادلات حرکت دینامیکی هر یک از بازوها با استفاده از معادلات اویلر- لاگرانژ به دست آمده است. کنترل و کاهش ارتعاشات لینک‌های بازو توسط یک کنترلر فعال انجام شده است. به این منظور ولتاژ مشخصی به دو لایه پیزوالکتریک که در ابتدای لینک‌ها قرار دارند، اعمال شده است. الگوریتم کنترل ارتعاشات با استفاده از روش دوم لیاپانوف طراحی شده است. همچنین مسیر حرکت پنجه با استفاده از بازوی دو لینکی صلب معادل محاسبه و طراحی شده است. چون ربات تحت تأثیر نیروی وزن می‌باشد و حرکت خود را از حالت سکون آغاز می‌کند جابه‌جایی استاتیک هر لینک با استفاده از قضیه کاستیگلیانو محاسبه شده و به عنوان شرایط اولیه در نظر گرفته شده است. شبیه‌سازی صورت گرفته نشان می‌دهد که مسیر حرکت پنجه انعطاف پذیر با کنترل، بسیار نزدیک به مسیر حرکت پنجه منیپولاتور معادل صلب خود می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Book WJ (1984) Recursive lagrangian dynamic of flexible manipulator arms. Int J Robot Res 3(3): 87-101.

[2] Usoro PB, Nadira R, Mahil SS (1986) A finite element/lagrange approach to modeling lightweight flexible manipulators. Trans ASME J Dyn Syst Meas Control 108: 198-205.

[3] Xilun D, Qixian Z (1999) A new dynamic modeling method of D-holzer method for the flexible manipulator. BUAA 35(3) :25-28.

[4] صفرپور پ، حیدری ح (1394) بررسی عملکرد و شبیه سازی میراگر نوع شانت پیزوالکتریک در کنترل غیرفعال ارتعاشات. ششمین کنفرانس صنعت نیروگاه های حرارتی  (گازی، سیکل ترکیبی، حرارتی)، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران.

[5] Shan J, Liu HT, Sun D (2005) Slewing and vibration control of single-link flexible manipulator by positive position feedback (PPF). Mechatronics 15: 487-503.

[6]  Dadfarnia M, Jalili N, Liu Z, Dawson DM (2004) A lyapunov-based piezoelectric controller for flexible cartesian robot manipulators. Cont Eng Pra  12: 1041-1053.

[7] Mirzaee E, Eghtesad M, Fazelzadeh SA (2010) Maneuver control and active vibration suppression of a two-link flexible arm using a hybrid variable structure/lyapunov control design. Acta Astronautic 15: 1218-1232 .

[8] Kim H, Choi S, Thompson B (2001) Compliant control of a two-link flexible manipulator featuring piezoelectric actuators. Mech and Mach Thech 36:411-424.

[9] Halim D, Luo X, Trivailo M (2013) Decentralized vibration control multi-link flexible robotic manipulator using smart piezoelectric transducers. Acta Astronautica 104:186-196.

[10] Shin HC, Choi S (2001) Position control of a two-link flexible manipulator featuring piezoelectric actuators and sensors. Mechatronics 11:707-729.

[11] Rao SS (2007) Vibration of continuous systems.  Wiley, New York.

[12] Choi SB, Han YM (2010) Piezoelectric actuators- control applications of smart materials. Taylor & Francis Group.

[13] Rao SS (2004) Mechanical vibrations. 4th edn. Pearson Education.

[14] Korayem MH, Haghighi R, Korayem A, Nikoobin A, Alamdari A, (2010) Determining maximum load carrying capacity of planar fexible-link robot closed-loop approach. Robotica 28: 959-973.

[15] Kolovsky MZ, Evgrafov AN, Semenov YA, Lousch AV (2000) Advanced theory of mechanisms and machines. Springer.

[16] Erturk A, Inman D, (2011) Piezoelectric Energy Harvesting. John Wiley & Sons.

[17] Budynas RG, Nisbett JK (2011) Shigley’s mechanical engineering design. McGraw-Hill.

[18] Choi SB, Cheong CC, Kim SH (1995) Control of flexible structures by distributed piezofIlm actuator and sensor. J Intel Mat Syst Str 6: 430-435.

[19] Bailey T, Hubbard JE (1985) Distributed piemelectric polymer  active vibration control of a cantilever beam. Cbt&d 8: 606-611.

[20] Fleming AJ (2009) A MHz bandwidth dual-amplifier for driving piezoelectric actuators and other highly capacitive loads. Review of Scientific Instruments.