پديد آورنده :
مولائي، فائزه
عنوان :
طراحي و تحليل مكانيكي ربات هرس تاك انگور
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهارده، 115ص. :مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
مصطفي غيور
استاد مشاور :
مهديه غلامي
توصيفگر ها :
سيستم رباتيكي هرس تاك , مجري نهايي هرس , مكانيزم ضدعفوني كننده , طراحي سينماتيكي بازوي رباتيكي , بيضوي حركت پذيري , طراحي مسير مبتني بر نمونه برداري , بهينه سازي چند هدفه
استاد داور :
محمد دانش، حسن موسوي
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/06/29
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/07/10
چكيده فارسي :
هرس ماشورهاي تاكستانهاي انگور امري زمانبر است و هر ساله هزينههاي كارگري بالايي را به باغدارها تحميل ميكند. با وجود اين هنوز اين امر مكانيزه نشده است. بنابراين هدف از پژوهش حاضر طراحي مكانيكي يك سيستم رباتيكي است كه عمل هرس ماشورهاي در تاكستانهاي انگور را انجام دهد. اين سيستم متشكل از دو بازوي رباتيكي و مجري نهايي مشابه، يك چهارچوب حامل، يك رايانه، يك ژنراتور پشت تراكتوري، و يك تراكتور است. چهارچوب دو طرف رديف را در بر ميگيرد و توسط اتصال سه نقطهي تراكتور حمل ميشود. دو بازوي رباتيكي به گونهاي به دو سمت چهارچوب وصل ميشوند كه هر كدام يك طرف رديف تاك را به منظور انجام هرس در دسترس داشته باشند. مجري نهايي از دو مكانيزم برش و ضدعفونيكننده تشكيل شده است و بدين صورت عمل ميكند كه بعد از انجام برش توسط مكانيزم برش، مكانيزم ضدعفونيكننده، مايع ضدعفوني را بر سطح برش شاخه ميپاشد تا از بروز بيماري تاكها پيشگيري شود. انرژي مورد نياز اين سيستم رباتيكي توسط يك ژنراتور پشت تراكتوري تأمين ميشود. به منظور طراحي سينماتيكي بازوي رباتيكي، ابتدا يك نمونهي اوليه به صورت يك بازوي افزونه، چرخشي و داراي هفت درجهي آزادي در نظر گرفته ميشود. طول اعضاي اين بازو با بهينهسازي حجم و يكنواختيِ بيضوي حركتپذيري انتقالي سراسري و با استفاده از الگوريتم ژنتيك مبتني بر مرتبسازي نامغلوب NSGA-II، بدست ميآيد. از دو معيار اندازهي حركتپذيري و اندازهي يكنواختي به ترتيب به عنوان شاخص حجم و يكنواختي بيضوي حركتپذيري بهره گرفته ميشود. بر اساس پژوهشهاي پيشين، در رابطه با شاخصهاي مذكور، مچ ربات نيز كروي و از نوع Roll-Pitch-Roll انتخاب ميشود. ربات طراحي شده Prubot نامگذاري ميشود. در نهايت نيز براي Prubot و ربات UR5، كه در پژوهشهاي پيشين براي هرس تاك و درخت به كار گرفته شده است، به منظور هرس يك مدل تاك و با استفاده از هشت الگوريتم مبتني بر نمونهبرداري، طراحي مسير انجام ميشود تا عملكرد Prubot به تنهايي و در مقايسه با عملكرد UR5 ارزيابي شود. نتايج حاصل از اين بررسيها نشان ميدهند كه عملكرد ربات Prubot به طور كلي مناسب و همچنين در مقايسه با عملكرد ربات UR5 بسيار بهتر و موفقتر است كه طراحي صحيح Prubot را اثبات ميكند.
چكيده انگليسي :
Although the annual cane pruning of grapevine yards is a time-consuming job and leads to high labour costs, so far there is no commercial mechanized way to do it. Hence this thesis aims to mechanically design a robotic system that is capable of grapevine cane pruning. This system consists of two similar manipulators and end-effectors, a platform, a computer, a PTO-generator and an agricultural tractor. The platform straddles the vine lines and is fastened to an agricultural tractor three-point hitch. The manipulators are attached to either side of the platform therefore each side of the line is pruned by one of the manipulators. The end-effector is comprised of a cutting and a disinfectant mechanism. After making the cut by the former, the latter mechanism applies some disinfectant liquid to the cut cross section to avoid vine diseases. The energy needs of this robotic system are supplied by a power take-off generator. The manipulator is designed kinematically. In the first stage, the prototype is set to be an articulated redundant 7-DOF manipulator. Then its link lengths are determined through optimizing the volume and isotropy of the robot’s global translational manipulability ellipsoid via Non-dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA-II). The measure of manipulability and the measure of isotropy are used as indices for the volume and the isotropy of the manipulability ellipsoid, respectively. According to previous researches, concerning the aforementioned kinematic indices, the robot spherical wrist is chosen to be Roll-Pitch-Roll type. The final designed robot is named as Prubot. In the previous researches UR5 manipulator is used to prune vines and trees. Thus finally Prubot and UR5 were simulated and evaluated through eight sampling-based path planning algorithms to prune a grapevine model. Results demonstrate that Prubot’s performance is generally suitable, and is much better and more successful than UR5 performance, indicating Prubot’s appropriate design.
استاد راهنما :
مصطفي غيور
استاد مشاور :
مهديه غلامي
استاد داور :
محمد دانش، حسن موسوي