مدلسازی رفتار عملگرهای نرم خمشی نیوماتیکی در شرایط آزاد و تعامل با محیط

عملگرهای نرم خمشی نیوماتیکی به عنوان عملگر­هایی با ایمنی و قابلیت تطبیق­پذیری بالا، بسیار قابل توجه محققان قرار گرفته­اند، به طوری که آن­ها را به گزینه­ای ایده­آل برای ساخت تجهیزاتی که تعامل بالایی با انسان­ها دارند تبدیل کرده است. این ویژگی­های مثبت، مشکلاتی را نیز به همراه دارد. تطبیق­پذیری بالای ربات­های نرم به واسطه درجات آزادی زیاد آن­ها فراهم شده و بدین ترتیب مدل­سازی آن­ها را به چالشی جدی برای پژوهشگران تبدیل کرده است. در این مقاله با به کارگیری روش اجزای صلب محدود، به مدل­سازی یک عملگر نرم خمشی با رشته­های تقویت­کننده که در تعامل با محیط قرار دارد، پرداخته شده است. استفاده از روش معرفی شده این امکان را فراهم آورده تا بتوان برای عملگرهای نرم پیوسته، روش­های مورد استفاده در مدل­سازی ربات­های صلب متداول مانند روش دناویت-هارتنبرگ را به کار گرفت. بنابراین در ادامه به کمک همین تئوری رفتار استاتیکی و دینامیکی عملگر نرم در حالت آزاد و در حضور نیروی خارجی تحلیل و بررسی شده و در نهایت با نتایج تجربی بدست آمده از یک عملگر ساخته شده، مقایسه شده است. نتایج بدست آمده نشان می­دهند که روش پیشنهادی در عین اینکه مدل ساده­ای را برای مقاصد بعدی مانند پیاده­سازی کنترل کننده ارائه می­کند، دارای خطای مدل سازی کمتر از ۹ درصد می­باشد.

کلیدواژه ها:

Soft Robot ، Soft Bending Actuator ، Static and Dynamic Modeling ، Contact Condition ، Finite Rigid Element Method ، ربات نرم ، عملگر نرم خمشی ، مدل سازی استاتیکی و دینامیکی ، تعامل با محیط ، روش اجزای صلب محدود