پديد آورنده :
غلامزاده گلمرز، مهرسا
عنوان :
طراحي بكارانداز وضعيت زاويه‌اي و آناليز شبيه‌سازي ربات ريزپهپاد بال‌زن
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
طراحي كاربردي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
هشت، 97ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
ريزپهپاد , بال‌زن , ربات پرنده‌ي ريزالكترومكانيكي , وضعيت كله‌زدن-غلتيدن , وضعيت دورخود چرخيدن , طراحي وزن كمينه , مكانيزم بكارانداز , شبيه‌سازي طراحي , ساليدوركس , آباكوس , برهم‌كنش كنترل‌كننده‌ي خودكار-پيزوالكتريك
تاريخ ورود اطلاعات :
1402/10/22
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1402/10/25
چكيده فارسي :
يكي از چالش‌هاي پيشنهاد شده توسط محققان دانشگاه بروكسل كه بر روي پروژه‌ي كوليبري كار مي‌كنند، طراحي كمينه‌ي وزن براي سيستم سازه-مكانيزم كوليبري مي‌باشد. ربات ريزپهپاد بال‌زن از سه سرووكنترلر خطي و چرخشي استفاده مي‌كرد تا دوران‌هاي غلتش، كله‌زني و چرخش به دور خود را به طور مستقل پديد آورد. هدف اين پايان‌نامه طراحي مكانيزم بكاراندازي به منظور توليد هر سه چرخش غلت، كله‌زني و چرخيدن به دور خود، با تنها با يك سرووكنترلر دوراني به جاي سه سرووكنترلر مي‌باشد. تصميم بر اين شد كه اين طراحي با كاهش تعداد سرووكنترلرها و افزودن شماري تيرهاي دوريخت پيزوالكتريك براي جلوگيري از پديده‌ي تكينگي ناشي از كم بكار‌اندازندگي انجام شود. اساس اين طراحي تحت تركيبي از دو نوع مكانيزم بكاراندازي ايجاد شد؛ فقط يك سرووكنترلر به اضافه تعدادي شفت، چرخ دنده، اتصالات (كوپلينگ) و برخي ديگر از مكانيرم‌هاي انتقال حركت، علاوه بر سه دسته پيزوالكتريك دوريخت بكارانداز كه نقش آن عوض‌كردن حركت مابين شفت‌ها مي‌باشد. اين مكانيزم كنترلي سه‌بعدي به گونه‌اي طراحي شد كه دستيابي به اين هدف ميسر گردد. براي جداسازي سه چرخش غلت، كله‌زني و چرخيدن به دور خود، طراحي‌هاي مختلفي انجام شد. ابتدا شبيه‌سازي طراحي اتصال كاردان براي جداسازي غلتش و كله‌زني با موفقيت انجام شد ولي در شبيه‌سازي چرخش به مشكل برخورد. سپس با طراحي ژيروسكوپ گيمبال شبيه‌سازي چرخش نيز ميسرگرديد. علاوه بر اين، يك تحليل فركانس براي قاب سازه‌اي ربات انجام شد. براي تحليل حركت و شبيه‌سازي از ساليدوركس و براي تحليل فركانسي سازه از آباكوس استفاده شد. مدل‌سازي نتايج ساليدوركس هم با شبيه‌سازي و هم با ابزار‌هاي گرافيكي ارائه شد. نتايج آباكوس توسط تعدادي جدول براي فركانس هاي طبيعي و مود شيپ‌ها ارائه شد. در پايان نتايج تحليل حركت براي هر سه شبيه سازي ارائه شد كه نشان داد در اين طراحي حركت‌هاي غلت زدن و كله‌زدن با تقريب خوبي از يكديگر مستقل بودند در حالي كه براي حالت چرخش دور خود اين تفكيك كم‌تر ظاهر شد؛ به خصوص بين حركت چرخش به دور خود اعمالي و غلت‌زدن ايجاد شده. يكي ديگر از مشكلاتي كه در مسير اين طراحي وجود داشت، افزايش ولتاژ موردنياز براي تيرهاي پيزوالكتريك دوريخت بود كه با استفاده از يك مبدل تبديل ولتاژ برطرف گرديد.
چكيده انگليسي :
One of the challenges proposed by one of the ULB supervisors working on Colibri project was a minimum weight design for the Colibri structure-mechanism system. The flapping-wing MAV robot was using three linear and rotary servo-controllers to generate the three rotations of roll, pitch and yaw, independently. The objective of this thesis is to design an actuating mechanism for producing roll, pitch and yaw rotations with only one rotary servo-controller mechanism instead of three. It was decided that this design to be accomplished by reducing the number of servo-controllers and appending a number of piezoelectric bimorph beams for preventing under-actuated singularity. The basis of this design was established under the combination of two types of actuating mechanisms; just one servo-controller plus a number of shafts, gears, couplings, linkages and some other motion transmission mechanisms in addition to three sets of piezoelectric bimorph beam actuators, which were in charge of switching between the shafts. In order to separate the three rotations of roll, pitch and yaw, different designs were done. At first universal joint design was used to simulate roll and pitch rotations independently but had problems with yaw simulation. Later this rotation was possible with gimbal gyroscopic design. This three-dimensional control mechanism was designed in a way to achieve this objective. Moreover, a frequency analysis was accomplished for the robot structural frame. Solidworks was used for motion analysis and simulation, while ABAQUS was utilized for structural frequency analysis. The results of Solidworks were presented both by simulation and graphical tools. The results of ABAQUS were presented by a number of tables for natural frequencies and mode shapes. At the end results of the motion analysis for simulations showed a good decoupling between roll and pitch rotations by this design. But less decoupling appeared in yaw simulation, specially between the applied yaw and induced roll. Another obstacle on the way of this design was to increase the amount of required voltage for piezoelectric bimorph beams, so as to append a DC-to-DC step-up voltage invertor.
استاد راهنما :
مهدي سلماني تهراني , حميدرضا ميردامادي
استاد مشاور :
آندره پرومون
استاد داور :
محمد دانش , سعيد بهبهاني
