آموزش ساخت بازوی هیدرولیک توسط دانش آموزان دبیرستان افشار مشهد

در این پست از آموزش رباتیک میخواهیم روش ساخت یک بازوی مکانیکی ساده را با استفاده استفاده از مقوا و نیروی هیدرولیک به شما آموزش دهیم. اما قبا از شروع به آموزش ابتدا بررسی کنیم که بازوی مکانیکی چیست و چه کاربردی دارد. همچنین سعی میکنیم مختصری با نیروی هیدرولیک آشنا شویم. بازوی رباتیک چیست؟ بازوی رباتیک نوعی بازوی مکانیکی است که شبیه بازوی انسان است. دارای بخش های مختلفی است که از نزدیک شبیه شانه ، آرنج و مچ است. یک بازوی رباتیک قابل برنامه ریزی است و می تواند دقیقاً مانند بازوی انسان برای انجام انواع عملکردها استفاده شود. بازوی رباتیک در سال 1954 اختراع شد. 

 

اعضای تیم بازوی هیدرولیک دبیرستان افشار : امیر علی سعادت خندان ، سید امیر محمد کربلایی ، مهدی شیرازی ، عرفان شاهانی

 

بخش ها و حرکت بازوی رباتیک

بازوی رباتیک رایج ترین نوع ربات است. به طور معمول از هفت بخش ساخته شده است و شش اتصالات با استفاده از موتورهای پله رانده می شوند. کاربر می تواند با کنترل موتورهای پله در اتصالات ، بازوی رباتیک را از طریق کامپیوتر کنترل کند.از آنجایی که موتورهای پله به صورت کنترل شده حرکت می کنند ، می توان بازوی رباتیک را ساخت تا به روشی بسیار دقیق و مکرر با دقت و قابلیت اطمینان بالایی حرکت کند. سنسورهای حرکتی روی اتصالات بازوی رباتیک وجود دارد که بازخورد را فراهم می کند و ربات را قادر می سازد به صورت کنترل شده حرکت کند.

به دلیل تکرارپذیری و دقت ، از بازوی روباتیک برای کارکردهایی استفاده می شود که برای انسان دشوار ، تکراری و اغلب کسل کننده است. کارکردهایی که برای انسان خطرناک به نظر می رسد نیز می تواند با استفاده از بازوهای رباتیک انجام شود. از آنجا که ربات شش مفاصل دارد ، می تواند به شش روش مختلف حرکت کند. گفته می شود شش درجه آزادی دارد. در مقایسه با آن ، بازوی انسان دارای هفت درجه آزادی است. همانطور که شانه انسان به یک ساختار ثابت متصل است ، معادل “شانه” بازوی روباتیک نیز به یک مؤلفه پایه ثابت نصب شده است که حرکت نمی کند. بخش های باقیمانده بازوی رباتیک مواردی هستند که در جهات مختلف حرکت می کنند.

انواع مختلفی از بازوهای رباتیک

انواع مختلفی از بازوهای رباتیک وجود دارد که برای اهداف خاص استفاده می شود.

بازوی روباتیک دکارتی: این بازوی رباتیک دارای سه مفاصل منشوری است. محورهای این اتصالات همزمان با هماهنگ کننده دکارتی است. بازوی روباتیک دکارتی می تواند برای کارکردهای انتخاب و مکان ، عملیات مونتاژ ، جوشکاری قوس الکتریکی و ابزارآلات دستگاهی استفاده شود.

Cartesian robotic arm

بازوی روباتیک استوانه ای: این نوع سیستم دارای محورهایی است که یک سیستم مختصات استوانه ای را تشکیل می دهد. از بازوهای روباتیک استوانه ای می توان برای جوشکاری نقطه ای ، دست زدن به ماشینهای دیکاست و سایر ابزارهای دستگاهی و همچنین برای عملیات مونتاژ استفاده کرد.

Cylindrical robotic arm

بازوی روباتیک کروی یا قطبی: این نوع بازوی روباتیک دارای محورهایی است که یک سیستم مختصات قطبی را تشکیل می دهد. از بازوهای روباتیک کروی می توان برای جوشکاری گاز ، جوش قوس الکتریکی ، جوش نقطه ای ، ریخته گری ، ماشین های جابجایی ، و ابزارهای دستکاری استفاده کرد.

Spherical or polar robotic arm

بازوی رباتیک SCARA: این نوع بازوی رباتیک دارای دو اتصال موزون دوار موازی است که باعث تطابق در هواپیما می شوند. می توان از آن برای اعمال سیلانت ، انجام توابع انتخاب و قرار دادن ، انجام عملیات مونتاژ و کار با ابزارهای دستگاهی استفاده کرد.

SCARA robotic arm

بازوی رباتیک مفصلی: این بازوی روباتیک حداقل سه مفاصل چرخشی دارد. مدل های پیشرفته همچنین می توانند تا ده اتصالات داشته باشند. هر مفصل محوری تلقی می شود و می تواند درجه آزادی اضافی را فراهم کند. این می تواند برای رنگ آمیزی اسپری ، ماشین های جوشکاری ، جوشکاری گاز ، جوش قوس الکتریکی ، ریخته گری و عملیات مونتاژ استفاده شود.

Joint robotic arm

بازوی روباتیک آنتروپورموریک: این نوع بازوی رباتیک نزدیکترین سیستم مکانیکی برای شباهت به بازوی انسان است. حتی دارای انگشتان دست و انگشت شست است. این می تواند عملکردهای متنوعی را انجام دهد.

Anthropomorphic robotic arm

هیدرولیک چیست؟

بسیاری از افراد اصطلاح هیدرولیک را در رابطه با اتومبیل های خود و یا نوع دیگری از وسیله نقلیه یا ماشین آلات شنیده اند ، اما اکثر مردم اطلاعات بسیار کمی درباره نحوه کار هیدرولیک دارند. هیدرولیک در واقع در نحوه استفاده از آب برای انجام کارهاست.

هیدرولیک اصطلاحی است که برای مطالعه مایعات و چگونگی عملکرد مایعات به کار می رود ، اما بیشتر افراد هنگام شنیدن این اصطلاح به استفاده از آن در مهندسی فکر می کنند. سیستم های هیدرولیک با استفاده از مایع تحت فشار برای تولید یک موتور کار می کنند. این پرس هیدرولیک برای تولید مقدار زیادی از نیرو بر مقدار کمی مایعات فشار می آورد.  در اینجا یک ایده اصلی در مورد سیستم هیدرولیکی وجود دارد: آب موجود در سیستم دارای فشار از یک طرف به آن فشار می آورد. این فشار آن را مجبور به پیستون در طرف دیگر ظرف می کند. این انرژی انرژی را به پیستون منتقل می کند و آن را به سمت بالا مجبور می کند تا چیزی را بلند کند. از آنجا که فشار به آب اجازه نخواهد داد که به عقب گردش کند ، پیستون هرگز نمی تواند به صورت مخالف حرکت کند مگر اینکه آن فشار آزاد شود. این بدان معنی است که هرچه پیستون بلند شود امن است تا زمانی که اپراتور سیستم اجازه انتشار آن را بدهد. به عنوان مثال ، اگر پیستون ها میخ های لیفتراک را بالا می برد ، تا زمانی که فشار هیدرولیک آزاد شود ، آنها همچنان بلند می شوند.

قطعات سیستم هیدرولیک

سیستم های هیدرولیک از چهار جزء اصلی تشکیل شده اند. این اجزاء حاوی مایع هستند ، فشار را اعمال می کنند و انرژی تولید شده را برای استفاده عملی به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند.

مخزن: این محل نگهداری مایع است. این مخزن همچنین گرما را به سیستم هیدرولیک منتقل می کند و به خارج کردن هوا و انواع مختلف رطوبت از مایع ذخیره شده کمک می کند.

پمپ: پمپ وظیفه انتقال انرژی مکانیکی به سیستم را بر عهده دارد. این کار را با جابجایی مایع در مخزن انجام می دهد. انواع مختلفی از پمپ های هیدرولیک در دسترس هستند و هر کدام به روش کمی متفاوت عمل می کنند. با این حال ، تمام پمپ ها بر اساس همان اصل اساسی برای انتقال مایعات از طریق فشار کار می کنند. برخی از این نوع پمپ ها شامل پمپ های دنده ، پمپ های پیستونی و پمپ های پره ای هستند.

دریچه ها: از دریچه های موجود در سیستم برای شروع و متوقف کردن سیستم و هدایت در جایی که مایع استفاده می شود استفاده می شود. دریچه ها حاوی تعدادی قرقره یا خشخاش هستند. آنها ممکن است از طریق روش های الکتریکی ، دستی ، هیدرولیکی ، پنوماتیک یا مکانیکی فعال شوند.

محرک ها: این دستگاه ها انرژی هیدرولیک تولید شده را مصرف می کنند و برای استفاده مجدداً آن را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند. این ممکن است به چندین روش مختلف انجام شود. ممکن است سیستم از موتور هیدرولیک برای تولید حرکت دوار استفاده کند ، یا می توان با استفاده از یک سیلندر هیدرولیک برای ایجاد حرکت خطی انجام داد. همچنین چند نوع مختلف محرک وجود دارد که برای کارکردهای خاص استفاده می شود.