1-مقدمه1-1 معرفی ساختارهای تنسگریتی:.. 11-2 کاربرد ساختارهای تنسگریتی در رباتیک:.. 31-3 نحوهی تغییر شکل در ساختار مکانیزمهای تنسگریتی:.. 31-4 نمونههایی از مکانیزمهای تنسگریتی:.. 41-5 تحقیقات صورت پذیرفته در زمینهی رباتهای تنسگریتی در دانشگاه شیراز:.. 131-6 طرح کلی رئوس مطالب:.. 142-آنالیز استاتیکی، سفتی و دینامیکی یک مکانیزم تنسگریتی فضاییجدید2-1 مقدمه:.. 162-2 سینماتیک مکانیزم:.. 172-2-1 معرفی مکانیزم: 172-2-2 آنالیز موقعیت: 192-2-3 آنالیز سرعت و شتاب: 212-3 آنالیز استاتیکی و سفتی مکانیزم:.. 232-3-1 آنالیز استاتیکی: 232-3-2 آنالیز سفتی: 242-4 دینامیک مکانیزم:.. 282-4-1 نیروهای تعمیم یافته: 292-4-2 معادلات حرکت: 302-4-3 شبیه سازی و نتایج: 313-آنالیز استاتیکی و دینامیکی مکانیزم تنسگریتی 3-UPS3-1 مقدمه:.. 353-2 معرفی مکانیزم:.. 363-3 سینماتیک مکانیزم:.. 383-3-1 سینماتیک صفحهی متحرک: 383-3-2 سینماتیک بازوهای مکانیزم : 393-4 محاسبهی عبارتهای ، و :.. 433-5 آنالیز استاتیکی:.. 453-5-1 نیروی تعمیم یافتهی فنرها: 453-5-2 نیروهای تعمیم یافتهی گرانشی: 463-5-3 نیروی تعمیم یافتهی ناشی از محرکهای هیدرولیکی: 463-5-4 معادلات تعادل استاتیکی: 473-6 استخراج معادلات دیفرانسیل سیستم:.. 483-7 شبیه سازی حرکت مکانیزم:.. 504- شبیه سازی و ساخت مکانیزم تنسگریتی3-PUS4-1 مقدمه:.. 544-2 معرفی مکانیزم:.. 554-3 سینماتیک مکانیزم:.. 594-3-1سینماتیک معکوس: 594-3-2 آنالیز سرعت: 614-4 آنالیز استاتیکی مکانیزم:.. 624-4-1 مختصات مستقل و وابسته: 624-4-2نیروهای تعمیم یافتهی فنرهای جانبی: 654-4-2نیروی تعمیم یافتهی ناشی از محرکها: 674-5 مدل سازی مکانیزم با استفاده از Sim Mechanic:.. 694-6 معرفی ربات ساخته شده:.. 724-6-1 قطعات مکانیکی مکانیزم: 724-6-2 قطعات الکترونیکی و کنترل موتورهای مکانیزم: 735-نتیجهگیری و پیشنهادات:5-1 نتیجه گیری:.. 765-2 پیشنهادات:.. 78 ضمیمه الف: کد میکرو کنترلر.. 79فهرست منابع:.. 86 فهرست جدولها:جدول 2-1: پارامترهای هندسی مکانیزم پیشنهادی.. 32جدول 3-1: پارامترهای هندسی مکانیزم پیشنهادی.. 50جدول 4-1: پارامترهای هندسی مکانیزم پیشنهادی.. 69جدول 4-2:قطعات مکانیکی مکانیزم.. 74جدول 4-3: قطعات الکتریکی مکانیزم.. 74جدول 4-4: معرفی نمادهای استفاده شده در برنامه نوشته شده جهت کنترل موتورها.. 76 فهرست شکلها:شکل 1-1: ساختارهای تنسگریتی سنلسون.. 1شکل 1-2: ساختار تنسگریتی گنبدی فولر.. 2شکل 1-3: مکانیزم تنسگریتی منشوری T-3. 4شکل 1-4: مکانیزم تنسگریتی نوع اول ارائه شده توسط اسکلتون و همکاران 5شکل 1-5 مکانیزم تنسگریتی نوع دوم ارائه شده توسط اسکلتون و همکاران 6شکل 1-6: مکانیزم تنسگریتی ارائه شده توسط آلبرت رویرا و همکاران 6شکل 1-7: مکانیزم تنسگریتی فضایی با شش درجه آزادی، 3-PUS ارائه شده توسط آرسنالت و گاسلین.. 7شکل 1-8: مکانیزم تنسگریتی فضایی سه درجه آزادی ارائه شده توسط آرسنالت و گاسلین.. 8شکل 1-9: مکانیزم تنسگریتی سه درجه آزادی ارائه شده توسط موهر و آرسنالت 8شکل 1-10: مکانیزم تسگریتی تران.. 9شکل 1-11: مکانیزم تنسگریتی مارشال.. 10شکل 1-12: مکانیزم تنسگریتی سه درجه آزادی ارائه شده توسط تور 11شکل 1-13: مکانیزم تنسگریتی ارایه شده توسط اوفر شای و همکاران 11شکل 1-14: مکانیزم تنسگریتی فضایی ارائه شده توسط کران و مون.. 12شکل 1-15: مکانیزم تنسگریتی صفحهای ارائه شده توسط کران و مون 13شکل 2-1: مدل مکانیزم تنسگریتی پیشنهادی.. 18شکل 2-2: مدل گرافیکی مکانیزم تنسگریتی.. 18شکل 2-3: محرکهای پیستونی و کابلی مکانیزم پیشنهادی.. 19شکل 2-4: نیرو در محرکهای مکانیزم.. 32شکل 2-5: تغییرات طول پیستون و کابل در محرک فنری.. 33شکل 2-6: نیرو در محرکهای مکانیزم.. 34شکل 2-7: تغییرات طول پیستون و کابل در محرک فنری.. 34شکل 3-1: مکانیزم تنسگریتی3-UPS... 36شکل 3-2: مکانیزم تنسگریتی3-UPS، (a) صفحهی ثابت، (b) صفحهی متحرک مکانیزم.. 37شکل 3-3: بازوی i ام مکانیزم.. 42شکل 3-4: نیرو در محرکهای مکانیزم تنسگریتی.. 51شکل 3-5: تغییرات مختصات تعمیم یافته.. 51شکل 3-6: تغییرات سرعت مکانیزم.. 52شکل 3-7: نیرو در محرکهای مکانیزم تنسگریتی.. 52شکل 3-8: تغییرات مختصات تعمیم یافته.. 53شکل 3-9: تغییرات سرعت مکانیزم.. 53شکل 4-1: مکانیزم تنسگریتی 3-PUS. 55شکل 4-2: نمای جانبی مکانیزم تنسگریتی ساخته شده.. 56شکل 4-3: نمودار حرکتی مکانیزم تنسگریتی.. 57شکل 4-4: پایهی مکانیزم و موقعیت مفصلهای منشوری.. 58شکل 4-5: بازوی iام مکانیزم.. 58شکل 4-6: نمودار تغییرات مختصات گره اول، بین دو موقعیت تعادلی 70شکل 4-7: مدل سازی مکانیزم در نرم افزار Matlab. 71شکل 4-8: نمای بالایی مکانیزم پیشنهادی.. 72شکل 4-9: درایور مکانیزم تنسگریتی.. 74 1-1 معرفی ساختارهای تنسگریتی: برای اولین بار مفهوم تنسگریتی، توسط سنلسون و فولر در اواخر دههی 1940 مطرح شد. دیدگاه سنلسون به ساختارهای تنسگریتی تنها یک نگاه هنری بود. تعدادی از ساختارهای تنسگریتی سنلسون در شکل زیر نشان داده شده است[1]. شکل 1-1: ساختارهای تنسگریتی سنلسون[1].در مقابل، فولر، از مفهوم تنسگریتی به عنوان یک ایده در معماری استفاده کرده است. در شکل 1-2، یکی از ساختارهای تنسگریتی گنبدی شکل او نمایش داده شده است. بسیاری از ایدههای او هنوز در معماری استفاده میشوند[2]. شکل 1-2: ساختار تنسگریتی گنبدی فولر[2]. فولر ساختارهای تنسگریتی را اجتماعی از اجزاء تحت کشش و تحت فشار که در سیستمی ناپیوسته از اجزاء تحت فشار قرار گرفتهاند تعریف کرد[3]. همچنینپیو در یک تعریف دیگر، ساختارهای تنسگریتی را به این صورت تعریف کرده است: هنگامی یک سیستم تنسگریتی برقرار میشود که مجموعهای از اجزاء ناپیوسته و تحت فشار با مجموعهای پیوسته از اجزاء تحت کشش متقابلا تحت اثر قرار گیرند و یک حجم پایدار را در فضا بوجود آورند. این تعریف عامترین تعریفی است که در مراجع مختلف از سیستم تنسگریتی ارائه میشود[4]. 1-2 کاربرد ساختارهای تنسگریتی در رباتیک: در سالهای اخیر ایده حرکت و تغییر شکل در ساختارهاتنسگریتی مطرح شده است. میتوان با یک تغییر طول مناسب در کابلها و عضوهای فشاری حرکت مطلوب و تغییر شکل مورد نظر را درسازه ایجاد کرد. لذا ساختارهای تنسگریتی یک ایده جدید برای طراحی و ساخت رباتهایی با ویژگیهای ویژه نسبت به رباتهای متداول میباشند.بسیاری از ویژگیهای ساختارهای تنسگریتی، آنها را برای استفاده در رباتیک مناسب کرده است. به عنوان نمونهای از این ویژگیها، میتوان به موارد زیر اشاره کرد. این نوع سازهها دارای جرم کم، در عین حال محکم و دارای نسبت مقاومت به جرم استثنایی میباشند. در این ساختارها، عضوها تنها تحت نیروهای محوری قرار گرفتهاند و نیروهای خارجی وارد بر سیستم بصورت محوری و بدون گشتاور در سیستم پخش میشود و در نتیجه مقاومت سیستم افزایش مییابد. علاوه بر این با جرم کم دارای حرکت سریع میباشند و اثر اینرسی کمتر مشکل ساز است. این ساختارها دارای قابلیت صرفه جویی در حجم هستند و میتوانند به نحوی طراحی شوند که در زمانی که از این ساختارها استفاده نمیشود حجم بسیار کمی اشغال کنند[5]. با توجه به وجود عضوهای انعطاف پذیر، ساختارهای تنسگریتی میتوانند شوکها را جذب کنند. در نهایت چون ساختارهای تنسگریتی مکانیزمهایی موازی میباشند هر کدام از محرکها به تنهایی میتوانند درجات آزادی سیستم را تحت تاثیر قرار دهند[6]. 1-3 نحوهی تغییر شکل در ساختار مکانیزمهای تنسگریتی: در این قسمت روشهای تغییر شکل در ساختارهای تنسگریتی بررسی میشوند[7]. از آنجایی که این مکانیزمها از دو عضو کششی و فشاری تشکیل شدهاند، به یکی از سه روش کلی زیر میتوان شکل آنها را تغییر داد:1- تغییر طول در عضوهای فنری مکانیزم.2- تغییر طول در عضوهای کششی مکانیزم.3- تنظیم موقعیت بین دو عضو فشاری با اعمال نیرو توسط محرکهای خارجی.در ادامه نمونههایی از مکانیزمهای تنسگریتی فضایی جدید معرفی میشوند و نحوهی تغییر شکل و کنترل این مکانیزمها بررسی میشود. 1-4 نمونههایی از مکانیزمهای تنسگریتی: تعدادی از مکانیزمهای تنسگریتی طراحی و تحلیل شده که در این قسمت به بعضی از آنها اشاره میکنیم. تنسگریتیهای منشوری هندسه سادهتری را نسبت به سایر خانوادههای تنسگریتی فضایی دارا میباشد. چیدمان اساسی آنها از دو چند ضلعی با تعداد اضلاع یکسان تشکیل یافته است که گوشههای آنها توسط عضوهایی به یکدیگر متصل شدهاند. لازم به ذکر است که این دو چند ضلعی لازم نیست دارای اندازهی برابری باشند[8]. در شکل 1-3، تنسگریتی منشوری T-3که به طور گسترده برای طراحی مکانیزمهای فضایی بهکار برده میشود، دیده میشود. با توجه به تعریف خانواده تنسگریتی منشوری و تشابه هندسی آنها با مکانیزمهای موازی، میتوان مکانیزمهایی موازی بر اساس خانواده تنسگریتی منشوری طراحی کرد. شکل 1-3: مکانیزم تنسگریتی منشوری T-3[8]. اسکلتون با ارائهی یک مکانیزم تنسگریتی فضایی جدید، دینامیک این سیستمها را بررسی کرده است. این مکانیزم در شکل1-4، نمایش داده شده است. مکانیزم مذکور، دو طبقهای و جزء دستهی اول ساختارهای تنسگریتی است. طبقهی اول شامل پایه و سه میلهی صلب است. طبقهی دوم شامل کابین و سه میله است. این مکانیزم دارای دوازده تاندون و شش موتور DC است[9]. شکل 1-4: مکانیزم تنسگریتی نوع اول ارائه شده توسط اسکلتون و همکاران[9]. مکانیزم دیگر مورد مطالعه توسط اسکلتون و همکاران در سال 2004، در شکل 1-5 نشان داده شده است. این مکانیزم نیز دو طبقهای و جزء دستهی دوم مکانیزمهای تنسگریتی است. هر طبقه شامل یک مکانیزم تنسگریتی منشوری T-3است[10]. شکل 1-5: مکانیزم تنسگریتی نوع دوم ارائه شده توسط اسکلتون و همکاران[10]. آلبرت رویرا و همکاران با ارایهی یک مکانیزم تنسگریتی فضایی، شکل 1-6 ، به بررسی کنترل پذیری این دسته از مکانیزمها پرداختند. این مکانیزم از سه میله تشکیل شده و دارای نه فنر فعال است. با تغییر طول قسمت کابلی این عضوهای انعطاف پذیر، میتوان موقعیت گرههای مکانیزم را کنترل کرد[11و12]. شکل 1-6: مکانیزم تنسگریتی ارائه شده توسط آلبرت رویرا و همکاران [11]. با توجه به مکانیزم تنسگریتی منشوریT-3 دستهی دیگری ازمکانیزمهای تنسگریتی فضایی ارائه شده است که میتوان به مکانیزمهای زیر اشاره کرد. آرسنالت و گاسلین [13و14] با استفاده از خانواده تنسگریتی منشوری دو مکانیزم فضایی جدید پیشنهاد دادند. این مکانیزمها در شکلهای 1-7 و 1-8 نشان داده شدهاند. شکل 1-7: مکانیزم تنسگریتی فضایی با شش درجه آزادی، 3-PUS ارائه شده توسط آرسنالت و گاسلین[13]. در مکانیزم بالا سه عملگر منشوری، عضوهای تحت فشار میباشند و سه عضو از اعضای تحت کشش کابلهای غیر قابل انعطاف پذیر و شش عضو کششی باقیمانده فنرهای انعطاف پذیر هستند. این مکانیزم شش درجه آزادی دارد و سه عملگر مکانیزم با تغییر طول خود موجب حرکت صفحه متحرک میشوند. همچنین، مکانیزم شکل 1-8 از سه میله تحت فشار و نه فنر تحت کشش تشکیل شده است. این مکانیزم دارای سه درجه آزادی میباشد و با تغییر طول سه محرک مکانیزم، موقعیت یک گره در فضای کارتزین تغییر داده میشود. شکل 1-8: مکانیزم تنسگریتی فضایی سه درجه آزادی ارائه شده توسط آرسنالت و گاسلین[14]. همچنین، مکانیزم سه درجهآزادی شکل 1-9 توسط آرسنالت و موهر ارائه شده است[15]. مکانیزم پیشنهادی شامل سه عضو فشاری و شش عضو کششی است. در این تحقیق فضایکاری و سینماتیک مستقیم و معکوس مکانیزم بررسی شده است.
طراحی و آنالیز استاتیکی و دینامیکی مکانیزم های تنسگریتی word
1-مقدمه1-1 معرفی ساختارهای تنسگریتی:.. 11-2 کاربرد ساختارهای تنسگریتی در رباتیک:.. 31-3 نحوهی تغییر شکل در ساختار مکانیزمهای تنسگریتی:.. 31-4 نمونههایی از مکانیزمهای تنسگریتی:.. 41-5 تحقیقات صورت پذیرفته در زمینهی رباتهای تنسگریتی در دانشگاه شیراز:.. 131-6 طرح کلی رئوس مطالب:.. 142-آنالیز استاتیکی، سفتی و دینامیکی یک مکانیزم تنسگریتی فضاییجدید2-1 مقدمه:.. 162-2 سینماتیک مکانیزم:.. 172-2-1 معرفی مکانیزم: 172-2-2 آنالیز موقعیت: 192-2-3 آنالیز سرعت و شتاب: 212-3 آنالیز استاتیکی و سفتی مکانیزم:.. 232-3-1 آنالیز استاتیکی: 232-3-2 آنالیز سفتی: 242-4 دینامیک مکانیزم:.. 282-4-1 نیروهای تعمیم یافته: 292-4-2 معادلات حرکت: 302-4-3 شبیه سازی و نتایج: 313-آنالیز استاتیکی و دینامیکی مکانیزم تنسگریتی 3-UPS3-1 مقدمه:.. 353-2 معرفی مکانیزم:.. 363-3 سینماتیک مکانیزم:.. 383-3-1 سینماتیک صفحهی متحرک: 383-3-2 سینماتیک بازوهای مکانیزم : 393-4 محاسبهی عبارتهای ، و :.. 433-5 آنالیز استاتیکی:.. 453-5-1 نیروی تعمیم یافتهی فنرها: 453-5-2 نیروهای تعمیم یافتهی گرانشی: 463-5-3 نیروی تعمیم یافتهی ناشی از محرکهای هیدرولیکی: 463-5-4 معادلات تعادل استاتیکی: 473-6 استخراج معادلات دیفرانسیل سیستم:.. 483-7 شبیه سازی حرکت مکانیزم:.. 504- شبیه سازی و ساخت مکانیزم تنسگریتی3-PUS4-1 مقدمه:.. 544-2 معرفی مکانیزم:.. 554-3 سینماتیک مکانیزم:.. 594-3-1سینماتیک معکوس: 594-3-2 آنالیز سرعت: 614-4 آنالیز استاتیکی مکانیزم:.. 624-4-1 مختصات مستقل و وابسته: 624-4-2نیروهای تعمیم یافتهی فنرهای جانبی: 654-4-2نیروی تعمیم یافتهی ناشی از محرکها: 674-5 مدل سازی مکانیزم با استفاده از Sim Mechanic:.. 694-6 معرفی ربات ساخته شده:.. 724-6-1 قطعات مکانیکی مکانیزم: 724-6-2 قطعات الکترونیکی و کنترل موتورهای مکانیزم: 735-نتیجهگیری و پیشنهادات:5-1 نتیجه گیری:.. 765-2 پیشنهادات:.. 78 ضمیمه الف: کد میکرو کنترلر.. 79فهرست منابع:.. 86 فهرست جدولها:جدول 2-1: پارامترهای هندسی مکانیزم پیشنهادی.. 32جدول 3-1: پارامترهای هندسی مکانیزم پیشنهادی.. 50جدول 4-1: پارامترهای هندسی مکانیزم پیشنهادی.. 69جدول 4-2:قطعات مکانیکی مکانیزم.. 74جدول 4-3: قطعات الکتریکی مکانیزم.. 74جدول 4-4: معرفی نمادهای استفاده شده در برنامه نوشته شده جهت کنترل موتورها.. 76 فهرست شکلها:شکل 1-1: ساختارهای تنسگریتی سنلسون.. 1شکل 1-2: ساختار تنسگریتی گنبدی فولر.. 2شکل 1-3: مکانیزم تنسگریتی منشوری T-3. 4شکل 1-4: مکانیزم تنسگریتی نوع اول ارائه شده توسط اسکلتون و همکاران 5شکل 1-5 مکانیزم تنسگریتی نوع دوم ارائه شده توسط اسکلتون و همکاران 6شکل 1-6: مکانیزم تنسگریتی ارائه شده توسط آلبرت رویرا و همکاران 6شکل 1-7: مکانیزم تنسگریتی فضایی با شش درجه آزادی، 3-PUS ارائه شده توسط آرسنالت و گاسلین.. 7شکل 1-8: مکانیزم تنسگریتی فضایی سه درجه آزادی ارائه شده توسط آرسنالت و گاسلین.. 8شکل 1-9: مکانیزم تنسگریتی سه درجه آزادی ارائه شده توسط موهر و آرسنالت 8شکل 1-10: مکانیزم تسگریتی تران.. 9شکل 1-11: مکانیزم تنسگریتی مارشال.. 10شکل 1-12: مکانیزم تنسگریتی سه درجه آزادی ارائه شده توسط تور 11شکل 1-13: مکانیزم تنسگریتی ارایه شده توسط اوفر شای و همکاران 11شکل 1-14: مکانیزم تنسگریتی فضایی ارائه شده توسط کران و مون.. 12شکل 1-15: مکانیزم تنسگریتی صفحهای ارائه شده توسط کران و مون 13شکل 2-1: مدل مکانیزم تنسگریتی پیشنهادی.. 18شکل 2-2: مدل گرافیکی مکانیزم تنسگریتی.. 18شکل 2-3: محرکهای پیستونی و کابلی مکانیزم پیشنهادی.. 19شکل 2-4: نیرو در محرکهای مکانیزم.. 32شکل 2-5: تغییرات طول پیستون و کابل در محرک فنری.. 33شکل 2-6: نیرو در محرکهای مکانیزم.. 34شکل 2-7: تغییرات طول پیستون و کابل در محرک فنری.. 34شکل 3-1: مکانیزم تنسگریتی3-UPS... 36شکل 3-2: مکانیزم تنسگریتی3-UPS، (a) صفحهی ثابت، (b) صفحهی متحرک مکانیزم.. 37شکل 3-3: بازوی i ام مکانیزم.. 42شکل 3-4: نیرو در محرکهای مکانیزم تنسگریتی.. 51شکل 3-5: تغییرات مختصات تعمیم یافته.. 51شکل 3-6: تغییرات سرعت مکانیزم.. 52شکل 3-7: نیرو در محرکهای مکانیزم تنسگریتی.. 52شکل 3-8: تغییرات مختصات تعمیم یافته.. 53شکل 3-9: تغییرات سرعت مکانیزم.. 53شکل 4-1: مکانیزم تنسگریتی 3-PUS. 55شکل 4-2: نمای جانبی مکانیزم تنسگریتی ساخته شده.. 56شکل 4-3: نمودار حرکتی مکانیزم تنسگریتی.. 57شکل 4-4: پایهی مکانیزم و موقعیت مفصلهای منشوری.. 58شکل 4-5: بازوی iام مکانیزم.. 58شکل 4-6: نمودار تغییرات مختصات گره اول، بین دو موقعیت تعادلی 70شکل 4-7: مدل سازی مکانیزم در نرم افزار Matlab. 71شکل 4-8: نمای بالایی مکانیزم پیشنهادی.. 72شکل 4-9: درایور مکانیزم تنسگریتی.. 74 1-1 معرفی ساختارهای تنسگریتی: برای اولین بار مفهوم تنسگریتی، توسط سنلسون و فولر در اواخر دههی 1940 مطرح شد. دیدگاه سنلسون به ساختارهای تنسگریتی تنها یک نگاه هنری بود. تعدادی از ساختارهای تنسگریتی سنلسون در شکل زیر نشان داده شده است[1]. شکل 1-1: ساختارهای تنسگریتی سنلسون[1].در مقابل، فولر، از مفهوم تنسگریتی به عنوان یک ایده در معماری استفاده کرده است. در شکل 1-2، یکی از ساختارهای تنسگریتی گنبدی شکل او نمایش داده شده است. بسیاری از ایدههای او هنوز در معماری استفاده میشوند[2]. شکل 1-2: ساختار تنسگریتی گنبدی فولر[2]. فولر ساختارهای تنسگریتی را اجتماعی از اجزاء تحت کشش و تحت فشار که در سیستمی ناپیوسته از اجزاء تحت فشار قرار گرفتهاند تعریف کرد[3]. همچنینپیو در یک تعریف دیگر، ساختارهای تنسگریتی را به این صورت تعریف کرده است: هنگامی یک سیستم تنسگریتی برقرار میشود که مجموعهای از اجزاء ناپیوسته و تحت فشار با مجموعهای پیوسته از اجزاء تحت کشش متقابلا تحت اثر قرار گیرند و یک حجم پایدار را در فضا بوجود آورند. این تعریف عامترین تعریفی است که در مراجع مختلف از سیستم تنسگریتی ارائه میشود[4]. 1-2 کاربرد ساختارهای تنسگریتی در رباتیک: در سالهای اخیر ایده حرکت و تغییر شکل در ساختارهاتنسگریتی مطرح شده است. میتوان با یک تغییر طول مناسب در کابلها و عضوهای فشاری حرکت مطلوب و تغییر شکل مورد نظر را درسازه ایجاد کرد. لذا ساختارهای تنسگریتی یک ایده جدید برای طراحی و ساخت رباتهایی با ویژگیهای ویژه نسبت به رباتهای متداول میباشند.بسیاری از ویژگیهای ساختارهای تنسگریتی، آنها را برای استفاده در رباتیک مناسب کرده است. به عنوان نمونهای از این ویژگیها، میتوان به موارد زیر اشاره کرد. این نوع سازهها دارای جرم کم، در عین حال محکم و دارای نسبت مقاومت به جرم استثنایی میباشند. در این ساختارها، عضوها تنها تحت نیروهای محوری قرار گرفتهاند و نیروهای خارجی وارد بر سیستم بصورت محوری و بدون گشتاور در سیستم پخش میشود و در نتیجه مقاومت سیستم افزایش مییابد. علاوه بر این با جرم کم دارای حرکت سریع میباشند و اثر اینرسی کمتر مشکل ساز است. این ساختارها دارای قابلیت صرفه جویی در حجم هستند و میتوانند به نحوی طراحی شوند که در زمانی که از این ساختارها استفاده نمیشود حجم بسیار کمی اشغال کنند[5]. با توجه به وجود عضوهای انعطاف پذیر، ساختارهای تنسگریتی میتوانند شوکها را جذب کنند. در نهایت چون ساختارهای تنسگریتی مکانیزمهایی موازی میباشند هر کدام از محرکها به تنهایی میتوانند درجات آزادی سیستم را تحت تاثیر قرار دهند[6]. 1-3 نحوهی تغییر شکل در ساختار مکانیزمهای تنسگریتی: در این قسمت روشهای تغییر شکل در ساختارهای تنسگریتی بررسی میشوند[7]. از آنجایی که این مکانیزمها از دو عضو کششی و فشاری تشکیل شدهاند، به یکی از سه روش کلی زیر میتوان شکل آنها را تغییر داد:1- تغییر طول در عضوهای فنری مکانیزم.2- تغییر طول در عضوهای کششی مکانیزم.3- تنظیم موقعیت بین دو عضو فشاری با اعمال نیرو توسط محرکهای خارجی.در ادامه نمونههایی از مکانیزمهای تنسگریتی فضایی جدید معرفی میشوند و نحوهی تغییر شکل و کنترل این مکانیزمها بررسی میشود. 1-4 نمونههایی از مکانیزمهای تنسگریتی: تعدادی از مکانیزمهای تنسگریتی طراحی و تحلیل شده که در این قسمت به بعضی از آنها اشاره میکنیم. تنسگریتیهای منشوری هندسه سادهتری را نسبت به سایر خانوادههای تنسگریتی فضایی دارا میباشد. چیدمان اساسی آنها از دو چند ضلعی با تعداد اضلاع یکسان تشکیل یافته است که گوشههای آنها توسط عضوهایی به یکدیگر متصل شدهاند. لازم به ذکر است که این دو چند ضلعی لازم نیست دارای اندازهی برابری باشند[8]. در شکل 1-3، تنسگریتی منشوری T-3که به طور گسترده برای طراحی مکانیزمهای فضایی بهکار برده میشود، دیده میشود. با توجه به تعریف خانواده تنسگریتی منشوری و تشابه هندسی آنها با مکانیزمهای موازی، میتوان مکانیزمهایی موازی بر اساس خانواده تنسگریتی منشوری طراحی کرد. شکل 1-3: مکانیزم تنسگریتی منشوری T-3[8]. اسکلتون با ارائهی یک مکانیزم تنسگریتی فضایی جدید، دینامیک این سیستمها را بررسی کرده است. این مکانیزم در شکل1-4، نمایش داده شده است. مکانیزم مذکور، دو طبقهای و جزء دستهی اول ساختارهای تنسگریتی است. طبقهی اول شامل پایه و سه میلهی صلب است. طبقهی دوم شامل کابین و سه میله است. این مکانیزم دارای دوازده تاندون و شش موتور DC است[9]. شکل 1-4: مکانیزم تنسگریتی نوع اول ارائه شده توسط اسکلتون و همکاران[9]. مکانیزم دیگر مورد مطالعه توسط اسکلتون و همکاران در سال 2004، در شکل 1-5 نشان داده شده است. این مکانیزم نیز دو طبقهای و جزء دستهی دوم مکانیزمهای تنسگریتی است. هر طبقه شامل یک مکانیزم تنسگریتی منشوری T-3است[10]. شکل 1-5: مکانیزم تنسگریتی نوع دوم ارائه شده توسط اسکلتون و همکاران[10]. آلبرت رویرا و همکاران با ارایهی یک مکانیزم تنسگریتی فضایی، شکل 1-6 ، به بررسی کنترل پذیری این دسته از مکانیزمها پرداختند. این مکانیزم از سه میله تشکیل شده و دارای نه فنر فعال است. با تغییر طول قسمت کابلی این عضوهای انعطاف پذیر، میتوان موقعیت گرههای مکانیزم را کنترل کرد[11و12]. شکل 1-6: مکانیزم تنسگریتی ارائه شده توسط آلبرت رویرا و همکاران [11]. با توجه به مکانیزم تنسگریتی منشوریT-3 دستهی دیگری ازمکانیزمهای تنسگریتی فضایی ارائه شده است که میتوان به مکانیزمهای زیر اشاره کرد. آرسنالت و گاسلین [13و14] با استفاده از خانواده تنسگریتی منشوری دو مکانیزم فضایی جدید پیشنهاد دادند. این مکانیزمها در شکلهای 1-7 و 1-8 نشان داده شدهاند. شکل 1-7: مکانیزم تنسگریتی فضایی با شش درجه آزادی، 3-PUS ارائه شده توسط آرسنالت و گاسلین[13]. در مکانیزم بالا سه عملگر منشوری، عضوهای تحت فشار میباشند و سه عضو از اعضای تحت کشش کابلهای غیر قابل انعطاف پذیر و شش عضو کششی باقیمانده فنرهای انعطاف پذیر هستند. این مکانیزم شش درجه آزادی دارد و سه عملگر مکانیزم با تغییر طول خود موجب حرکت صفحه متحرک میشوند. همچنین، مکانیزم شکل 1-8 از سه میله تحت فشار و نه فنر تحت کشش تشکیل شده است. این مکانیزم دارای سه درجه آزادی میباشد و با تغییر طول سه محرک مکانیزم، موقعیت یک گره در فضای کارتزین تغییر داده میشود. شکل 1-8: مکانیزم تنسگریتی فضایی سه درجه آزادی ارائه شده توسط آرسنالت و گاسلین[14]. همچنین، مکانیزم سه درجهآزادی شکل 1-9 توسط آرسنالت و موهر ارائه شده است[15]. مکانیزم پیشنهادی شامل سه عضو فشاری و شش عضو کششی است. در این تحقیق فضایکاری و سینماتیک مستقیم و معکوس مکانیزم بررسی شده است.