تحلیل فضای کاری و سینماتیک بازوی روبات جابه‌جاکننده محصولات در مزرعه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• سید ایمان شریعتی ¹
• محمدحسین آق خانی ²
• محمودرضا گلزاریان ²
• علی اکبری اکبری ³

¹ دانشجوی دکترای مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

² گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

³ گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

https://doi.org/10.22067/jam.2020.39236

چکیده

علی‌رغم توسعه روزافزون استفاده از روبات‌ها در فرآیندهای مختلف، استفاده از بازوهای مکانیکی ماهر در عملیات زراعی بسیار محدود می‌باشد. در این مقاله تحلیل فضای کاری و سینماتیک یک روبات 4 درجه آزادی با سه پیکربندی متفاوت برای انجام یک عملیات زراعی در محیط مزرعه مورد بررسی واقع شده است. محاسبات اولیه براساس روش‌های تحلیلی (هندسی) برای طراحی بازو انجام شده و سینماتیک آن در فضای نرم‌افزارهای Solidworks و Matlab با سه پیکربندی متفاوت در قالب دو آزمون شبیه‌سازی شده‌است. تعریف مسیر حرکت در فضای مفصلی براساس نقاط ابتدا و انتهای مسیر و یک چندجمله‌ای درجه 5 انجام پذیرفت. با مقایسه شاخص‌هایی مانند تحلیل سرعت مجری نهایی، شاخص فضای کاری و معیار چالاکی پیکربندی مناسب از میان 3 نوع پیکربندی مورد بررسی، انتخاب گردید. این انتخاب با نتیجه تحقیقاتی که محققین روی بهترین ساختار سه مفصل اول روبات مشهور پیوما انجام داده‌اند، سازگار بود.

کلیدواژه‌ها

• بازوی روبات در کشاورزی
• تحلیل سینماتیکی
• شاخص فضای کاری و چالاکی

20.1001.1.22286829.1402.13.2.1.0

©2020 The author(s). This article is licensed under Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0), which permits use, sharing, adaptation, distribution and reproduction in any medium or format, as long as you give appropriate credit to the original author(s) and the source.

مراجع

1. Baur, J. & Pfaff, J. (2012). Design and development of a redundant modular multipurpose agricultural manipulator. International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics. IEEE/ASME, Taiwan. https://doi.org/10.1109/AIM.2012.6265928
2. Belforte, G. (2006). Robot Design and Testing for Greenhouse Applications. Biosystems Engineering, 95, 309-321. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2006.07.004
3. Craig, J. (2005). Introduction to Robotics Mechanics and Control. Third Edition. Pearson Prentice Hall. USA.
4. Gan, Y., Yu, W., He, W., Wang, J., & Sun, F. (2014). The Research about Prescribed Workspace for Optimal Design of 6R Robot. Modern Mechanical Engineering, 4, 154-163. https://doi.org/10.4236/mme.2014.43015
5. Korayem, M. H., Ahmadi, R., Jaafari, N., Jamali, Y., & Kiomarsi, M. (2008). Design, Modeling, Implementation and Experimental Analysis of a 6R robot. IJE Transactions, 21, 71-84.
6. Kucuk, S., & Bingul, Z. (2006). Comparative study of performance indices for fundamental robot manipulators. Robotics and Autonomous Systems, 54, 567-573. https://doi.org/10.1016/j.robot.2006.04.002
7. Li, Z., Liu, J., Li, P., & Li, W. (2008). Analysis of Workspace and Kinematics for a Tomato Harvesting Robot. Proceedings International Conference on Intelligent Computation Technology and Automation, Changsha, China. https://doi.org/10.1109/ICICTA.2008.138
8. Merlet, J. P. (2006). Parallel Robots. Springer Press. Netherlands.
9. Moghimi, A., Aghkhani, M. H., & Golzarian, M. R. (2015). Designing of Computer Vision Algorithm to Detect Sweet Pepper for Robotic Harvesting Under Natural Light. Journal of Agricultural Machinery, 5, 82-91. https://doi.org/10.22067/jam.v5i1.23528
10. Monta, M., Kondo, N., & Ting, K. (1998). End Effectors for Tomato Harvesting Robot. Artificial Intelligence Review, 12, 11-25.
11. Sakai, S., Iida, M., & Osuka, K. (2008). Design and control of a heavy material handling manipulator for agricultural robots. Autonomous Robots, 25, 189-204.
12. Sakai, S., Iida, M., & Umeda, M. (2002). Heavy Material Handling Manipulator for Agricultural Robot. International Conference on Robotic & Automation. IEEE, Washington, USA. https://doi.org/10.1109/ROBOT.2002.1013496
13. Sivaraman, B. (2006). Using Modern Robot Synthesis and Analysis Tools for the Design of Agricultural Manipulators. Agricultural Engineering International CIGR Ejournal, VIII, 1-16.
14. Sivaraman, B. (2007). Robot Manipulator for Citrus Harvesting. Annual International Meeting Minneapolis Convention Center. ASABE, Minneapolis, Minnesota.
15. Sivaraman, B., & Bruks, T. F. (2006). Geometric Performance Indices for Analysis and Synthesis of Manipulators for Robotic Harvesting. Transaction of ASABE, 49(5), 1589-1597. https://doi.org/10.13031/2013.22033
16. Spong, W., Hutchinson, S., & Vidyasagar, M. (2004). Robot Dynamics and Control. John Wiley Press. USA.
17. Yoshikawa, T. (1985). Manipulability of robotic mechanisms. The International Journal of Robotics Research, 4, 3. https://doi.org/10.1177/027836498500400201