اشترك بالحزمة الذهبية واحصل على وصول غير محدود شمرا أكاديميا
تسجيل مستخدم جديدتصميم جديد لذراع روبوت باستخدام تقانات الهواء المضغوط
A new design for the robot arm using pneumatic technologies
1433
2 48
0
(
0
)
تمت اﻹضافة من قبل
Shamra Editor
اسأل ChatGPT حول البحث
تعتمد معظم صناعات الروبوت في نقل الحركة فيها على استخدام محركات السيرفو و المحركات الخطية أو محركات التيار المستمر بالإضافة إلى دارات القيادة الخاصة بها مما يزيد الكلفة و يعقد عملية التحكم بالروبوت, تبحث المقالة في استخدام تقانات الهواء المضغوط في بناء و تصميم جديد لذراع روبوت يستطيع القيام بتنفيذ العديد من المهام باستطاعة أكبر و بتكلفة أقل بكثير من استخدام المؤازرات السابقة و ذلك لاستخدامه للقيام بمهام تحتاج إلى سرعة و استطاعة عالية, و لا تحتاج إلى دقة كبيرة في العمل.
Most robotic industries depend on using (servo motors) and (stepper motors) orcontinuous current motors (DC motors) for movement transition, which increases the cost and complicates the robot’s controlling process, as well as its driving circuits. This essay deals with using pneumatic in the new design and building of a robot’s arm, that can manage to do many tasks with a much lower budget than the one needed for any of the above mentioned methods, that’s because it can be used for tasks that need high speed and capacity, but don’t need precision.
مراجعة الذكاء الصنعي:
ملخص البحث
تتناول هذه الورقة البحثية تصميم جديد لذراع روبوت باستخدام تقنيات الهواء المضغوط، وذلك بهدف تقليل التكلفة وتبسيط عملية التحكم مقارنة باستخدام المحركات الكهربائية التقليدية. يركز البحث على استخدام المؤازرات الهوائية لتحريك وصلات الذراع، مما يتيح استخدامه في مجالات متعددة مثل المناطق الملوثة كيميائيًا، نقل العبوات المشبوهة، وعمليات الإنقاذ. يتميز التصميم الجديد ببساطته وتكلفته المنخفضة، بالإضافة إلى قدرته على تنفيذ مهام بسرعة واستطاعة عالية دون الحاجة إلى دقة كبيرة. يتكون الذراع من ست درجات حرية للحركة، ويستخدم نظام تحكم منطقي قابل للبرمجة (PLC) للتحكم في حركة المفاصل. تم تصميم الذراع بحيث يمكن تركيبه على عربة والتحكم به عن بعد لتنفيذ المهام المطلوبة. تشمل الدراسة أيضًا حساب القوى والإجهادات المؤثرة على الذراع واختيار المكابس والمحركات المناسبة، بالإضافة إلى تصميم دارة الهواء المضغوط اللازمة لتشغيل النظام.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: تعتبر الورقة البحثية خطوة مهمة نحو تطوير تقنيات الروبوتات باستخدام الهواء المضغوط، إلا أن هناك بعض النقاط التي يمكن تحسينها. أولاً، لم يتم التطرق بشكل كافٍ إلى التحديات المحتملة في صيانة النظام الهوائي مقارنة بالنظم الكهربائية التقليدية. ثانيًا، قد يكون من المفيد تضمين تجارب عملية أو دراسات حالة لتوضيح فعالية النظام في بيئات مختلفة. ثالثًا، يمكن تحسين الورقة بإضافة تحليل اقتصادي مفصل يوضح الفوائد المالية لاستخدام الهواء المضغوط مقارنة بالأنظمة الأخرى. وأخيرًا، يجب مراعاة أن استخدام الهواء المضغوط قد يكون محدودًا في بعض التطبيقات التي تتطلب دقة عالية، وهو ما قد يتطلب دمج تقنيات أخرى لتحقيق الأداء المطلوب.
أسئلة حول البحث
-
ما هي الفوائد الرئيسية لاستخدام تقنيات الهواء المضغوط في تصميم ذراع الروبوت؟
الفوائد الرئيسية تشمل تقليل التكلفة، تبسيط عملية التحكم، وزيادة الاستطاعة والسرعة دون الحاجة إلى دقة عالية.
-
ما هي المجالات التي يمكن استخدام الذراع الروبوتي الجديد فيها؟
يمكن استخدام الذراع في مجالات متعددة مثل المناطق الملوثة كيميائيًا، نقل العبوات المشبوهة، وعمليات الإنقاذ.
-
ما هي التحديات المحتملة في استخدام الهواء المضغوط مقارنة بالمحركات الكهربائية التقليدية؟
التحديات تشمل صيانة النظام الهوائي، الحاجة إلى دقة عالية في بعض التطبيقات، وإمكانية حدوث تسريبات هوائية.
-
كيف يتم التحكم بحركة الذراع الروبوتي الجديد؟
يتم التحكم بحركة الذراع باستخدام نظام تحكم منطقي قابل للبرمجة (PLC) الذي يتحكم في حركة المفاصل الهوائية.
المراجع المستخدمة
HAGRAS.T, Oct 2013-A type-2 fuzzy cascade control architecture for mobile robots
Evolution Robotics Company,2003-Introduction to Evolution Robotics Technologies,Evolution Robotics, ERSP
IQBAL.F,2008-Real-Time Human Arm Motion Translation for the Work Partner Robot. Helsinki University
قيم البحث
اقرأ أيضاً
اهتم الصناعيون بأتمتة مصانعهم لزيادة الانتاج و خفض التكاليف و تحسين جودة المنتج من خلال استخدام الأذرع الآلية في قيادة و انهاء معظم العمليات الانتاجية، حيث تتصف الأذرع الآلية بأنها هياكل ميكانيكية قابلة للبرمجة لأداء مهام تتميز بالدقة و السرعة و الوث
وقية.
استند البحث في استنتاج المسار الأمثل على توليد مسارات افتراضية (مثلثية، منحنية، مربعة) تعبر عن حركة الذراع الآلي للوصول إلى نقطة الهدف، حيث تم معرفة زمن الانتقال و زوايا الدوران و العزم في المفاصل تحت تأثير الجاذبية الأرضية من خلال دراسة الحركة الأفقية و الشاقولية للذراع الآلي.
تبين حركة الذراع الآلي وفق المسارات المقترحة أن أفضل المسارات سلامة على محركات الذراع الآلي هو المسار النصف دائري كونه يحد من حدوث صدمات ميكانيكية أو ظهور قيم مرتفعة للعزوم عند المفاصل. في حين تبين ان المسار الذي يحقق أقل زمن للوصول الى نقطة الهدف و بالتالي اقل كمية في الطاقة المستهلة هو المسار المثلثي في حالة الحركة الافقية للذراع على الرغم من ظهور انحرافات حادة في مخططات العزم و الطاقة نتيجة التغير المفاجئ في اتجاه الحركة.
يظهر التأثير السلبي للجاذبية الأرضية خصوصا عند حركة المفصل الثاني للأعلى أو الأسفل, مما يسبب بظهور قمم في منحني الطاقة تعبر عن قيم مرتفعة للعزم في هذا المفصل.
تم الاستفادة من هذه العضلة في تصميم ذراع روبوت يعمل بشكل مشابه لعضلة العضد و الساعد عند الإنسان, تستطيع جذب اجسام كبيرة بوزن يصل غلى 500 نيوتن, ما يكافئ لاعب كمال أجسام محترف يرفع بيده هذا الوزن.
تم تصميم نظام قطع جديد لتحسين أداء و انتاجية قصّاصة النباتات المحمولة و لاستخدامها في البيئة القاسية ذات الحشائش القصبية و الكثيفة بكفاءة و جودة عاليين و بأدنى احتياجات للطاقة و في قطع بعض المحاصيل التي تزرع في مساحات صغيرة. النظام الجديد يشمل ثلاثة
أنماط: سلاسل بسيطة, سلاسل ذات شفرات مستقيمة و سلاسل بشفرات مائلة, كل سلسلة محمولة على قرص مركزي من الألمنيوم. تم اختبار السلاسل على الشّد, و كانت النتائج مرضية. اختُبرَت الأسلحة حقلياً على أربعة أنواع من السوق النباتية القمح, الذرة الصفراء حشيشة الفرس و الحلفا. قوة القص, الانتاجية, معدل استهلاك الوقود, و احتياجات الطاقة تم تحديدها و عند سرعات مختلفة للدوران, كانت السلاسل ذات الشفرات المستقيمة الأفضل في جودة القطع و أقل احتياجاً للطاقة عند قطع كل من الذرة الصفراء و حشيشة الفرس, كانت السلاسل ذات الشفرات المائلة أفضل بالنسبة لكل من القمح و الحلفا, كانت احتياجات الطاقة و قوى القطع أكبر ما يمكن عند استخدام السلاسل البسيطة. بشكل عام وجد إنه يمكن استخدام هذه الأسلحة بقصاصة النباتات المحمولة و بكفاءة أعلى من التصاميم القديمة.
يعتبر تخطيط الحركة من القضايا الهامة و الملحة لما يعطيه للروبوت من قدرة على الوصول إلى الهدف بشكل آلي و منع الاصطدام بأي عائق، مما يرفع من أداء الروبوت و يقلل من كلفته التشغيلية. و يقسم تخطيط حركة الروبوت عادةً إلى قسمين: يقوم الأول بإيجاد المسار الم
ناسب و يضمن الثاني تتبع الروبوت لهذا المسار وصولاً لهدفه.
يعتمد هذا البحث على التقنيات المستخدمة في أحد أشهر خوارزميات تجنب العوائق (خوارزميات Bug) من أجل إيجاد مسار عام للروبوت. و تطبق تلك المسارات الناتجة على أرض الواقع باستخدام روبوت Boe-Bot تفاضلي القيادة.
يشكل تخطيط المسار تحدياً كبيراً أمام إيجاد روبوتات متنقلة ذكية. و يعتبر إيجاد المسار المناسب الخالي من الاصطدامات، و بأقل زمن معالجة و طول مسار ممكن من القضايا البحثية الملّحة حالياً. و تعد طريقة شجرة البحث العشوائي السريعة RRTRapidly exploring rando
m trees من أسرع الطرق التي تقوم بإيجاد مسار مناسب للروبوت كما أنها طريقة سهلة حسابياً و يمكن تطبيقها في بيئات متعددة الأبعاد.
يستعرض هذا البحث خوارزمية RRT و يقدم تطبيقاً لتخطيط مسار حركة روبوت تفاضلي وفق هذه الخوارزمية في بيئتي عمل مختلفتين باستخدام محاكي الروبوتات V-rep. بيّن هذا البحث قدرة الخوارزمية على إيجاد مسار مناسب خلال زمن معالجة قصير نسبياً، كما أظهر قدرة المحاكي V-rep على نمذجة و محاكاة ثلاثية الأبعاد لحركة الروبوت المتنقل بكفاءة و سلاسة.
سجل دخول لتتمكن من نشر تعليقات
التعليقات
جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
