طراحی مفصل امن منفعل در بازوی ربات با استفاده از مکانیزم چهارمیله‌ای

نوع مقاله : پژوهشی کامل

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، ایران

2 استاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، ایران

3 دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، ایران

چکیده

در سال‌های اخیر، به دلیل گسترش تعامل انسان و ربات بالاخص در ربات‌های خدمات رسان، امنیت ربات و انسان در برابر برخوردهای محیطی مورد توجه قرار گرفته است. یک ربات امن می‌تواند توسط سامانه نرم فعال و یا منفعل امن گردد. بازوی امن با سامانه نرم منفعل حاوی مولفه‌های مکانیکی چون فنر برای جذب نیروی اضافی برخورد و کاهش آن می‌باشد. مفاصل امن مکانیزمی با سامانه فنر غیرخطی یکی از انواع آنهاست که در آن از مکانیزمی به همراه جاذبی چون فنر استفاده می‌شود. این مکانیزم قادر است به محض برخورد با گشتاور حد، با جذب نیرو توسط فنر موجب افت گشتاور وارده گردد تا امنیت تامین شود. در مقابل برای مقادیر نیروی کمتر از گشتاور حد، رفتار صلب داشته باشد تا از دقت موقعیت‌دهی مفصل نکاهد. در این مقاله، طراحی مفاصل امن لولایی توسط مکانیزم چهار میله‌ای صفحه‌ای به همراه فنر پیچشی مدنظر قرار می‌گیرد. همچنین نشان می‌دهیم که از نقاط تکین مکانیزم چهار‌میله‌ای می‌توان برای طراحی مفصل امن طوری بهره گرفت که بتوان در موقعیت‌های گوناگون رفتار متفاوتی را از مفصل انتظار داشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


 
[1]           ISO 10218 I., Robots for Industrial Environments—Safety Requirements. Part1: Robot. International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland, 2006.
[2]           Lu Y., Zeng L., and Bone G.M. Multisensor system for safer human-robot interaction.  Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation(ICRA). IEEE, 2005.
[3]           De Luca A., Albu-Schaffer A., Haddadin S., and Hirzinger G. Collision detection and safe reaction with the DLR-III lightweight manipulator arm.  Intelligent Robots and Systems, 2006 IEEE/RSJ International Conference on. IEEE, 2006.
[4]           Tonietti G., Schiavi R., and Bicchi A. Design and control of a variable stiffness actuator for safe and fast physical human/robot interaction.  Proceedings of the 2005 IEEE international conference on robotics and automation. IEEE, 2005.
[5]           Bicchi A., Tonietti G., Bavaro M., and Piccigallo M. Variable stiffness actuators for fast and safe motion control.  Robotics research. The eleventh international symposium. Springer, 2005.
[6]           Choi J., Hong S., Lee W., Kang S., and Kim M., A robot joint with variable stiffness using leaf springs. IEEE Transactions on Robotics. 27(2): p. 229-238, 2011.
[7]           Park J.-J., Song J.-B., and Kim H.-S., Safe joint mechanism based on passive compliance for collision safety, in Recent Progress in Robotics: Viable Robotic Service to Human. Springer. p. 49-61. 2007.
[8]           Park J.-J. and Song J.-B. Safe joint mechanism using inclined link with springs for collision safety and positioning accuracy of a robot arm.  IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA). IEEE, 2010.
[9]           Park J.-J., Kim H.-S., and Song J.-B. Safe robot arm with safe joint mechanism using nonlinear spring system for collision safety.  IEEE International Conference on Robotics and Automation( ICRA) IEEE, 2009.
[10]         Park J.-J., Kim B.-S., Song J.-B., Kim H.-S.J.M., and Theory M., Safe link mechanism based on nonlinear stiffness for collision safety. 43(10): p. 1332-1348, 2008.
[11]         Gosselin C. and Angeles J., Singularity analysis of closed-loop kinematic chains. IEEE transactions on robotics and automation. 6(3): p. 281-290, 1990.
[12]         Daniali H.R.M., Zsombor-Murray P.J., and Angeles J. Singularity analysis of a general class of planar parallel manipulators.  Proceedings of 1995 IEEE International Conference on Robotics and Automation. IEEE, 1995.
[13]         Chang W.-T., Lin C.-C., and Wu L., A note on Grashof’s Theorem. Journal of Marine Science and Technology. 13(4): p. 239-248, 2005.