طراحی و ساخت دستگاهی برای جابجایی بدون تماس اشیاء با استفاده از تعلیق مغناطیسی و کنترل کننده PID

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه اراک، اراک، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه اراک، اراک، ایران

چکیده

سیستم‌های تعلیق مغناطیسی در سال های اخیر کاربرد گسترده ای در زمینه های مختلف پیدا کرده اند. سیستم‌های جابجایی با تعلیق مغناطیسی دارای شرایط دینامیکی خاصی هستند که به ‌شدت تابع فیزیک سیستم از جمله سرعت قسمت متحرک، فاصله قسمت معلق با هسته مغناطیسی، شدت میدان مغناطیسی و هم‌چنین نویزهای ورودی می‌باشند. شرایط دینامیکی خاص این سیستم ها همراه با نویزهای موجود در محیط باعث ایجاد ناپایداری سیستم می شوند. در این پژوهش یک سیستم جابجایی بدون تماسی و با استفاده از تعلیق مغناطیسی برای جابجایی در راستای عمودی یک گوی فلزی به عنوان یک نمونه منیپولاتور بدون تماسی مغناطیسی طراحی و ساخته شد. جهت پایداری جسم معلق حین جابجایی از کنترل گر PID استفاده شده و عملکرد آن در سرعت های مختلف جابجایی عمودی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آزمایشات نشان دهنده که روش پیشنهادی می تواند با دقت بسیار بالائی سیستم تعلیق مغناطیسی را حتی به ازای حرکت های ناگهانی هد مغناطیسی کنترل کند. سیستم تعلیق مغناطیسی توانست حداکثر سرعت رو به بالای عمودی 453/0 (m/s) را برای پایداری شی معلق حفظ کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]   Fearing R., Survey of sticking effects for micro parts handling. In Proceeding Conference on Intelligent Robots and Systems, pp. 212–217. 1995.
[2]   حجت ی ، موسوی ح و علی محمدی ر.، طراحی و ساخت سیستم تعلیق مغناطیسی فعال. مجلۀ مهندسی مکانیک مدرس، د. 9، ش. 37، ص 153-160، 1388.
[3]   Busch-Vishniac I. J., Applications of magnetic levitation-based micro-automation in semiconductor manufacturing, IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, Vol. 3, No.3, pp.109–115, 1990.
[4]   Nakamura T., Khamesee M. B., A prototype mechanism for three dimensional levitated movement of a small magnet, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, Vol.2, No.1, pp.41–50, 1997.
[5]   Tsuda N., Kato N., Nomura Y., Matsui H., Development of master-slave system for magnetic levitation, In Proceedings of the Conference on Intelligent Robots and Systems, pp. 69–74, 2000.
[6]   Knoebel H.W., The electric vacuum gyro, Control Engineering, Vol. 11, pp. 70–73, 1964.
[7]   Taylor R., Jensen P., Whitcomb L., Barnes A., Kumar R., Stoianovici D., Steady-hand robotic system for microsurgical augmentation, International Journal of Robotic Researches, Vol.18, No.12, pp. 1201-10, 1999.
[8]   Kragic D., Marayong P., Li M., Okamura A., Hager G., Human machine collaborative systems for microsurgical applications, International Journal of Robotic Researches, Vol.24, No.9, pp.731-41, 2005.
[9]   Rosenberg LB., Virtual fixtures: perceptual tools for tele robotic manipulation, In: Proceeding IEEE Virtual Real Annual International Symposium, Seattle, pp.76-82, 1993.
[10]             Bettini A., Marayong P., Lang S., Okamura AM., Hager GD., Vision assisted control for manipulation using virtual fixtures, IEEE Transaction Robotic, Vol.20, No.6, pp.953–66, 2004.
[11]             Lin HC., Mills K., Kazanzides P., Hager GD., Marayong P., AM. Okamura, Portability and applicability of virtual fixtures across medical and manufacturing tasks, In: Proceeding IEEE International Conference Robotic Automation, Orlando, 2006.