آنالیز تحلیلی و تجربی پدیده گیر قطعه‌کار در قید و بندها با استفاده از مکانیزم بلوک و دست

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک و مکاترونیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

2 دانش‌آموخته کارشناسی، دانشکده مهندسی مکانیک و مکاترونیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

10.22044/jsfm.2020.8872.3007

چکیده

گیر قطعات در قید و بند، یک پدیده ناخواسته در حین بارگذاری با باربرداری است که مطالعه شرایط وقوع آن در جاسازی قطعات در قید و بند و تعیین شرایط لازم برای اجتناب از وقوع آن به‌عنوان یکی از مراحل صحت‌سنجی در طراحی قید و بندها مطرح می‌شود. در پژوهش حاضر، آنالیز تحلیلی و تجربی برای مطالعه شرایط وقوع این پدیده با استفاده از مطالعه موردی بلوک و دست ارائه شده است. مدل تحلیلی بر مبنای اصل کمترین اندازه جواب پایه‌ریزی شده است. از مدل‌های تحلیلیِ ارائه‌شده در پژوهش‌های پیشین که وقوع گیر را در شرایط شبه‌استاتیکی بررسی کرده‌اند، نیز استفاده شده است. برای صحت‌سنجی پیش‌بینی تحلیل، آزمایش تجربی طراحی و اجرا گردید. برای این منظور، مجموعه آزمایشگاهی برای مطالعه موردی بلوک و دست ساخته شد. پس از اندازه‌گیری تجربی ضریب اصطکاک بین بلوک، سطح پایه و اهرم، مسافت پیمایش‌شده توسط بلوک برای وقوع گیر با استفاده از روش‌های پردازش تصویر و داده‌برداری به‌کمک انکودر زاویه‌ای اندازه‌گیری شد. بیشینه مقدار خطا بین پیش‌بینی تحلیل و نتایج به‌دست‌آمده از آزمایش‌های تجربی برای مسافت پیمایش بلوک جهت وقوع گیر برابر با 8/6 میلی‌متر (معادل خطای نسبی 8/3%) به‌دست آمد که نشان‌دهنده دقت مناسب تحلیل ارائه‌شده است.

کلیدواژه‌ها


[1] Trinkle JC, Yeap SL, Han L (1996) When quasistatic jamming is impossible. Proc IEEE Int Conf Robot Autom Minneapolis USA, 3401-3406.

[2] Pang JS, Trinkle JC, Lo G (1996) A complementarity approach to a quasistatic multi-rigid-body contact problem. Comput Optim Appl 5(2): 139-154.

[3] Balkcom DJ, Trinkle JC (2002) Computing wrench cones for planar rigid body contact tasks. Int J Robot Res 21(12): 1053-1066.

[4] Liu T, Wang MY (2005) Computation of three-dimensional rigid-body dynamics with multiple unilateral contacts using time-stepping and Gauss-Seidel methods, IEEE T Autom Sci Eng 2(1): 19-31.

[5] Liu T, Wang MY, Low KH (2009) Non-jamming conditions in multi-contact rigid-body dynamics. Multibody Sys Dyn 22(2): 269-295.

[6] Flickinger DM, Williams J, Trinkle JC (2014) Performance of a method for formulating geometrically exact complementarity constraints in multibody dynamic simulation. J Comput Nonlinear Dyn 10(1): 1-12.

[7] Stewart D, Trinkle JC (1996) An implicit time-stepping scheme for rigid body dynamics with inelastic collisions and coulomb friction. Int J Numer Methods Eng 39(15): 2673-2691.

[8] Stewart D, Trinkle JC (2000) Implicit time-stepping scheme for rigid body dynamics with coulomb friction. Proc IEEE Int Conf Robot Autom San Francisco USA, 162-169.

[9] Parvaz H, Nategh MJ (2016) Development of an efficient method of jamming prediction for designing locating systems in computer-aided fixture design. Int J Adv Manuf Tech 86(9-12): 2459-2471.

[10] Parvaz H (2019) Theoretical and numerical investigation of workpiece jamming in fixture using block and palm case study. Iran J Manuf Eng 6(3): 20-27.

[11] Clark JP, Lentini G, Barontini F, Catalano MG, Bianchi M, O’Malley MK (2019) On the role of wearable haptics for force feedback in teleimpedance control for dual-arm robotic teleoperation. Proc Int Conf Robot Autom Montreal Canada 5187-5193.

[12] Zhang F, Qu J, Liu H, Fu Y (2019) A multi-priority control of asymmetric coordination for redundant dual-arm robot. Int J Human Robot 16(2): 1-25.

[13] Du F, Wen K, Yu H (2019) A self-adaptive alignment strategy for large components based on dynamic compliance center. Assem Autom 39(2): 345-355.

[14] Liu Z, Song L, Hou Z, Chen K, Liu S, Xu J (2019) Screw insertion method in peg-in-hole assembly for axial friction reduction. IEEE Access 7: 13-25.

[15] Kim CH, Seo J (2019) Shallow-depth insertion: peg in shallow hole through robotic in-hand manipulation. IEEE Robot Autom Letter 4(2): 383-390.

[16] Zhang K, Xu J (2017) Force control for a rigid dual peg-in-hole assembly. Assem Autom 37(2): 200–207.

[17] Zhang K, Xu J, Chen H, Zhao J, Chen K (2018)  Jamming analysis and force control for flexible dual peg-in-hole assembly. IEEE T Ind Elec 66(3): 1930–1939.

[18] Huang Y, Zhang X, Chen X, Ota J (2017) Vision-guided peg-in-hole assembly by Baxter robot. Adv Mech Eng 9(12): 1-9.

[19] Hou Z, Philipp M, Zhang K, Guan Y, Chen K, Xu J (2018) The learning-based optimization algorithm for robotic dual peg-in-hole assembly. Assem Autom 38(4): 369-375.

[20] Satyanarayana S, Melkote S (2004) Finite element modeling of fixture–workpiece contacts: single contact modeling and experimental verification. Int J Mach Tool Manuf 44(9): 903-913.