Skip to main content
SUPERVISOR
Seyed Mohsen Safavi,Saeed Behbahani
سید محسن صفوی (استاد راهنما) سعید بهبهانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Irah Lirabi
ایرج لیرابی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1387

TITLE

Simulation and Presentation of Proper Configuration Scheme for Manipulator of Robot in Robotic Machining
The use of industrial robots have remarkably increased during the past decade and its applications include a wide variety from simple and repetitive tasks like loading and unloading to highly sophisticated tasks like assembly operations. robots are considered as the next generation of machine tools. Notwithstanding the advantages brought about by the implementation of robotic machining systems, robots compared to conventional machine tools have less stiffness. It is largely due to the serial and coupled structure of the manipulator of the robot. Moreover, regarding the high machining forces and weaker structure of manipulator, stability of robotic machining operation is considerably more sensitive than general machining methods. Generally in order to study the stability of machining operation the possibility of occurrence of a phenomenon called chatter vibrations is surveyed. according to the nonlinear, coupled structure of the manipulator, the mechanical properties of the robot will change. In this thesis a model is provided for detecting chatter vibrations in robotic machining by using the most important chatter mechanism and the dynamic model of robot. Thus, chatter stability lobes could be extracted from the model by running the simulations. Furthermore by means of time-domain approach for chatter analysis, an objective function is obtained which is capable of numerically assessing the possibility of chattering in various machining conditions. On the other hand, by using a redundant kinematic structure of a given manipulator, the number of inverse kinematic solutions to position the endeffector excessively increases. Now the question is that which one of the configuration solutions best fits the necessities of a stable machining operation. In fact the objective is to find the configuration having the best mechanical properties in order to achieve chatter free robotic machining operation. In the next step, by putting the transfer function of each configuration in the chatter analysis model, the corresponding value could be extracted for the objective function according to the cutting parameters of the machining operation. Finally the optimal configuration can be achieved by choosing the configuration possessing the least value acquired for the objective function. It is shown that by using the presented method to detect the chatter vibrations in robotic machining process it is possible to survey the machining stability and choose the best machining variables through off-line simulations based on dynamic and kinematic parameters of the manipulator. Thus, robotic engineers and process planners could manage to spend less time on trial and error to choose robotic machining parameters. Key words: Robotic Machining, Chatter Vibrations, Dynamic Model, Kinematic Redundancy, Time Domain Analysis
در طول سه دهه ی اخیر دامنه ی کاربرد ربات های صنعتی گسترش چشمگیری یافته است و شامل کارهای ساده و تکراری همچون عملیات بارگذاری تا وظایف پیچیده ای همانند عملیات مونتاژ می باشد. علی رغم مزایای استفاده از ربات های سری در فرآیند ماشینکاری، یکی از معایب ربات نسبت به ماشین های ابزار متداول صلبیت پایین ساختار آن می باشد که علت آن را می توان در ساختار زنجیره ای و کوپل شده ی سازه ی بازوی مکانیکی ربات جستجو نمود. به منظور بررسی پایداری فرآیند ماشینکاری عمدتاً احتمال وقوع پدیده ای به نام ارتعاشات چتر مورد مطالعه قرار می گیرد.با مقایسه ی شرایط پایداری در سیستم های ماشینکاری معمول همانند ماشین های فرز و ماشینکاری رباتیک، فاکتور موثری در پایداری ماشینکاری رباتیک قابل تمیز است و آن اثر موقعیت و وضعیت پیکربندی ربات در هنگام اجرای عملیات ماشینکاری می باشد، چنان که با توجه به ساختار کاملاً غیرخطی و کوپل بازوی مکانیکی ربات، خصوصیات مکانیکی ربات وابسته به چگونگی استقرار و پیکربندی سینماتیکی آن می باشد. در این پروژه با در نظر گرفتن مکانیزم وقوع ارتعاشات چتر و مدلسازی ساختار ربات، مدلی برای شناسایی ارتعاشات چتر در فرآیند ماشینکاری رباتیک ارائه شده و از آن برای استخراج نمودارهای پایداری فرآیند استفاده شده است. در ادامه با استفاده از رویکرد شبیه سازی چتر در حوزه ی زمان، تابع هدفی استخراج گردیده است که قادر می باشد میزان احتمال وقوع پدیده ی چتر را در شرایط مختلف ماشینکاری و در پیکربندی های مختلف ارزیابی نماید. از سوی دیگر با استفاده از مفهوم فزونی درجات آزادی، ساختار سینماتیکی یک بازوی مکانیکی سری ارائه شده است که قادر می باشد برای موقعیت دهی مجری نهایی در وضعیت مورد نظر پاسخ های سینماتیک معکوس متعددی داشته باشد. حال مسئله ی پیش رو انتخاب پیکربندی بهینه برای اجرای عملیات ماشینکاری از میان پیکربندی های قابل استفاده می باشد. در واقع هدف انتخاب پیکربندی دارای بهترین خصوصیات مکانیکی با توجه به شرایط ماشینکاری می باشد. در مرحله ی بعد با قرار دادن تابع تبدیل هر کدام از پیکربندی ها در مدل بررسی ارتعاشات چتر، مقداری متناظر با هر پیکربندی برای تابع هدف استخراج می شود. در نهایت با انتخاب مقدار کمینه از میان مقادیر بدست آمده برای تابع هدف می توان پیکربندی بهینه برای اجرای عملیات ماشینکاری را انتخاب نمود. با استفاده از رویکرد ارائه شده در این پروژه برای شناسایی چتر در فرآیند ماشینکاری رباتیک می توان با در نظر گرفتن پارامترهای ماشینکاری، پارامترهای دینامیکی و پارامترهای سینماتیکی بازوی مکانیکی ربات و انجام شبیه سازی به صورت Off-line وضعیت پایداری فرآیند ماشینکاری رباتیک را مورد بررسی قرار داد و بهترین شرایط را برای اجرای عملیات ماشینکاری اتخاذ نمود. بنابراین مهندسین رباتیک و برنامه ریزان فرآیند قادر خواهند بود زمان کمتری را صرف آزمون و خطا برای انتخاب پارامترهای ماشینکاری مناسب نمایند و بنابراین زمان انجام عملیات ماشینکاری را می توان کاهش داده و راندمان ماشینکاری را افزایش داد.کلید واژه ها: ماشینکاری رباتیک، ارتعاشات چتر، مدل دینامیکی، ساختار سیتنماتیکی فزونی، تحلیل حوزه ی فرکانس

ارتقاء امنیت وب با وف بومی