پروژه انواع ربات ها و کاربرد آن در صنعت 114 صفحه بصورت ورد

فهرست مطالب

 

چکیده: ‌أ

 

فصل اول… 2

کلیات تحقیق.. 2

1-1- مقدمه. 3

1-2-بیان مسئله. 4

1-3-تاریخچه مطالعاتی.. 4

1-4- اهمیت و ضرورت تحقیق.. 7

1-5- دسته بندی ربات ها 9

 

فصل دوم.. 10

مقدمه بر علم ربات و  رباتیک… 10

2-1- مقدمه. 11

2-2- تعریف ربات و رباتیک… 11

2-3- تعریف ربات… 14

2-4- رباتیک و جایگاه آن در ایران. 14

2-5- تاریخچه ی رباتیک… 14

2-6- تعریف ربات و رباتیک و مزایای آن. 15

2-7- دسته بندی رباتها 15

2-8- دسته بندی اتحادیه رباتهای ژاپنی.. 16

2-9-  دسته بندی مؤسسه رباتیک آمریکا 16

2-10-  دسته بندی اتحادیه فرانسوی رباتهای صنعتی.. 16

2-11-اجزاء اصلی یک ربات… 17

2-12- بازوی مکانیکی ماهر. 17

2-13-  سنسورها 19

2-14-کنترلر. 19

2-15-  واحد تبدیل توان. 20

2-16- محرک مفاصل.. 20

2-17-  طبقه بندی رباتها 21

2-18-  طبقه بندی رباتها از نقطه نظر کاربرد. 21

2-18-1- رباتهای صنعتی.. 21

2-18-2- رباتهای شخصی و علمی.. 22

2-18-3- رباتهای نظامی.. 22

2-19- طبقه بند از نقطه نظر استراتژی کنترل در نسلهای ربات… 22

2-19-1- نسل اول. 22

2-19-2- نسل دوم. 22

2-19-3- نسل سوم. 23

2-19-4- نسل چهارم. 24

2-20- طبقه بندی از نقطه نظر محرک مفصلها 25

2-20-1- سیستمهای الکتریکی.. 25

2-20-1-1- موتورهایDC.. 26

2-20-1-2-   مقایسه موتورهای DC.. 26

2-20-1-3- موتورهای AC.. 27

2-20-1-4-  مزایا و معایب سیستمهای الکتریکی.. 27

2-21-2- سیستمهای هیدرولیکی.. 27

2-21-2-1- مزایا و معایب سیستم های هیدرولیکی.. 27

2-21- 3-سیستمهای پنوماتیکی.. 28

2-21-3-1- مزایا و معایب سیستمهای پنوماتیک… 28

2-21-5- مختصات کارتزین.. 29

2-21-6- مختصات استوانه ای.. 29

32-21-7-  مختصات کروی.. 30

2-21-8- مختصات لولایی (دورانی) 30

2-22-  طبقه بندی از نقطه نظر کنترل حرکت… 31

2-22-1- کنترل غیر سرو مکانیزم. 31

2-22-2- کنترل سرو مکانیزم. 32

2-22-2-1روش کنترلی نقطه به نقطه. 33

2-22-2-2- روش کنترلی مسیر پیوسته. 34

2-23-  مشخصات ربات… 35

2-24-  تعداد محورها 35

2-25- ظرفیت حمل بار و حداکثر سرعت 35

2-26- دسترسی و تحریک 36

2-27-  جهت گیری دست… 36

2-28-  قابلیت تکرار و دقت 37

2-29-  مشخصات رباتهای صنعتی.. 37

2-30- سیستم های انتقال قدرت… 37

2-31- انواع چرخ دنده ها 37

2-31-1- چرخ دنده های ساده یا صاف 37

2-31-2- چرخ دنده های حلزونی.. 38

2-31-3- چرخ دنده های مارپیچ 38

2-32- پیچهای هدایت (جلوبر)  39

2-33- پیچهای ساچمه ای یا بلبرینگی 40

2-34- محرکهای منظم 40

2-35-  اجزای مکانیکی انعطاف پذیر، تسمه ها 42

2-35-1- تسمه تخت 43

2-35-2- تسمه های ذوزنقه ای.. 43

2-35-3- تسمه های دندانه دار 43

2-36- زنجیرها و چرخ زنجیرها 44

2-37-  کابل یا طناب سیمی.. 44

2-38- کوپلرها 45

2-39- بادامک ها 45

2-40- مچ ها 46

2-40-1- پیکربندیهای مچ.. 47

2-41- عوامل نهایی.. 48

2-42-  گیره ها 49

2-43- تقسیم بندی و مقایسه گیره ها 51

2-43-1- مکانیزمهای گیره 52

2-44- تقسیم بندی گیره ها براساس نحوه قرار دادن جسم. 53

2-44-1 تقسیم بندی گیره ها براساس نحوه کنترل. 54

2-44-1-1- عوامل نهایی غیرقابل کنترل. 54

2-44-1-2- عوامل نهایی تحت کنترل. 54

2-44-1-3-عوامل نهایی ردیفی ثابت… 54

2-44-1-4- عوامل نهایی قابل تنظیم. 54

2-45-1 تقسیم بندی گیره ها براساس تعداد حمل کار. 55

2-45-1-1- یک موقعیته. 55

2-45-1-2- چند موقعیته. 55

2-45-1-3-  عملکرد متوالی 55

2-45-1-4- عملکرد موازی 56

2-45-1-5- عملکرد ترکیبی 56

2-46- تقسیم بندی گیره ها براساس نحوه اتصال به مچ.. 56

2-46-1- غیر قابل جدا شدن. 56

2-46-2- قابل جایگزینی.. 56

2-46-3- قابل جدا شدن سریع. 56

2-46-4- قابل جدا شدن اتوماتیک… 56

2-47-  خلاصه. 57

 

فصل سوم.. 58

کاربرد ربات در صنعت… 58

3-2- صنعت و رباتیک… 59

3-3- مثال هایی از ربات… 60

3-4-معایب روباتها: 67

3-5- صندلی هوشمند برای هواپیماها 67

3-6- کوچکترین ربات دنیا 68

3-7- ربات امداد. 69

3-8- نانو ربات‌های زیستی.. 70

3-9-  رباتیک و کشور های صنعتی.. 75

3-10-  وضعیت رباتیک در ایران. 75

3-11-  ربات های متفکر، نسل آینده ربات ها 77

3-12-  استفاده از رباتهای هوشمند در مانیتورینگ، کنترل و تعمیرات خطوط لوله گاز. 78

3-13-  آینده ی علم  رباتیک… 78

3-14- تعریف اتوماسیون صنعتی.. 79

3-15- کاربرد اتوماسیون صنعتی.. 79

3-16- مزایای اتوماسیون صنعتی.. 80

3-17-اتوماسیون در ایران. 81

3-18- اتوماسیون در جهان. 84

3-19-رباتهای ایرانی در خدمت صنایع. 85

3-20- تحول در صنعت خودروسازی.. 86

3-21- صرفه جویی ارزی.. 87

3-22- رباتی از نوع وطنی.. 87

3-23- رباتیک چیست؟. 88

3-24- سیستم های ربات صنعتی.. 91

2-25-پیکره ی ربات: 92

3-26- راههای مختلف برنامه ریزی ربات… 93

3-27- برنامه نویسی و شبیه سازی گرافیکی ربات… 94

3-28- سنسورهای ربات… 95

3-29-سنسورهای لامسه: 95

3-30-سنسورهای نزدیک شونده یا بدون برخورد: 95

3-31-سنسورهای بردسنج: 95

3-32- مراکز استفاده کننده از سیستم بازبینی رباتیکی.. 96

3-33- امتیاز سیستم بازبینی رباتیک… 97

3-34-قابلیت استفاده ازسیستم رباتیک… 97

3-35-وضعیت ایمنی ربات… 97

3-36- اسیر شدن یا به دام افتادن به وسیله ربات: 98

3-37- چرا ربات !؟. 99

3-38- مزایای استفاده از ربات… 99

3-39-مثال هایی از ربات… 100

3-40- رباتیک و کشور های صنعتی.. 100

3-41- وضعیت رباتیک در ایران. 101

نتیجه گیری.. 103

منابع: 105

 

فهرست اشکال

 

شکل 1 : نمونه ای از استفاده از ربات در صنعت… 13

شکل 2 : مؤلفه های یک ربات… 18

شکل 3 : سلسله مراتب زیر سیستم های یک ربات متحرک نمونه. 21

شکل 4 : کنترلر نسل اول و دوم رباتها 23

شکل 5 : کنترلر نسل سوم رباتها 24

شکل 6 : کنترلر نسل چهارم رباتها 25

شکل 7 : ربات کارتزین.. 29

شکل 8 : ربات استوانه ای.. 30

شکل 9 : ربات کروی.. 30

شکل 10 : ربات دورانی.. 31

شکل 11 : جهت های Yaw، Pitch وRoll 36

شکل 12 : پیچ هدایت… 39

شکل 13: چرخ دنده ساچمه ای.. 40

شکل 14 : محرک منظم. 41

شکل 15 : عملکردهای مختلف محرک منظم. 42

شکل 16: جزئیات ساختار تسمه همزمان. 44

شکل 17: انتقال دهنده کابلی.. 45

شکل 18: محورهای غیر هم مرکز. 46

شکل 19 : بادامک… 47

شکل 20 : شمای پیکربندیهای مچ.. 49

شکل 21 : گیره قابل کنترل. 55

شکل22  : روبات در صنعت… 64

شکل 23:روبات جوشکار. 65

شکل 24: روبات کنترلر. 65

شکل 25: رباتهای پرنده 66

شکل 26: رباتهای چند گانه. 66

فهرست جداول

 

جدول 1 : انواع مفصل ربات… 18

جدول 2 : هندسه حرکت براساس محورهای اصلی.. 31

جدول 3 : مشخصات ربات… 35

جدول 4: پیکربندیهای مچ.. 47

چکیده:

جهان صنعت درچند دهه اخیر، توجه خود را به بکارگیری ربات­ها در صنایع معطوف داشته است و تحقیقات گسترده درزمینه های مختلف کاربردهای ربات، دستاوردهای ارزنده ای رابه دنبال داشته است. ازیک سو نقش موثر رباتهای درصنایع پیشرفته و ازسوی دیگر نقش ویژه آن درمحیط های خطرناک نظیر محیط های رادیاکتیو، شیمیایی، فضا، اعمال دریا و زمین از دلایل سرمایه گذاری روز افزون دراین زمینه محسوب می شود. بنابراین با هدف توسعه ایران عزیز، هرگز نمی توانیم از توسعه دانش و فناوری رباتیک صرف نظر نماییم ولازم است که گام های محکمی برداشته شود.زیربنای این حرکت با گسترش تحقیقات شکل می گیرد و همگام باآن، ضرورت دارد که آموزش دانش رباتیک در دانشگاهها توسعه یابد. [5]

کلیدواژه: ربات ، جراح ، مکانیکی ، صنعت ، کامپیوتر.

    فصل اول

 

 

 

 

 

 

کلیات تحقیق
1-1- مقدمه 

ربات­ها جدیدترین مرحله تلاش انسان جهت صنایع اتوماتیک به شمار می روند. رباتها آن دسته از ماشینهای ساخت بشر هستند که لزوماً حرکتهایی شبیه انسان ندارند ولی توان تصمیم گیری و ایجاد و کنترل فعالیتهای از پیش تعیین شده را دارند.

در گذشته کشورهای استعمارگر برای افزایش سرمایه وپیشرفت خود به کشور های ضعیف حمله می کردند و با تصرف کشور قربانی ، مردم آنجا را به عنوان برده به خدمت می گرفتند و از آنها به عنوان نیروی کار رایگان بهره می بردند و آنها را در مزارع کارخانه ها آشپزخانه ها و… به کار می گرفتند . اما این برده ها چند عیب بزرگ داشتند . مهمترین عیب آن اسارت یک انسان و ظلم به او بود و دیگر عیب آن خستگی برده ها بود . برده ها نمی توانستند ۲۴ ساعت شبانه روز کار کنند . باید به آن ها وقت استراحت می دادند . دیگر عیب آن ها این بود که ارباب باید آن ها را مداوم کنترل می کرد . در آن زمان آرزوی اربابان این بود که برده ای غیر انسانی داشته باشند که بتواند ۲۴ ساعته کارکند و دچار خستگی نشود و نیاز به کنترل مداوم نداشته باشد . با توجه به علم آن زمان این رویایی بیش نبود و فقط در تئاتر به نمایش در می آمد و به این برده های آسمانی (( ربات )) می گفتند .

با پیشرفت علوم در طی گذشت زمان و انقلاب صنعتی اروپا ، نیاز به برده هایی بیشتر با سرعت بالاتر دقت بیشتر و خستگی کمتر ، بیشتر احساس می شد . بنابراین دانشمندان به فکرساخت ماشین های خود کار افتادند . (تا آن زمان علم در زمینه ی برق و مکانیک مقداری پیشرفت کرده بود . ) از آن به بعد در قسمت هایی از کارخانه ها از ماشین های الکترومکانیکی استفاده می شد . بدین شکل مکانیزاسیون صنعتی آغاز شد . عیب بزرگ این دستگاه ها تک منظوره بودن و عدم انعطاف پذیری آن ها بود . یعنی با تغییر قسمتی از کارخانه یا محصول تولیدی می بایست کل دستگاه ها دوباره طراحی می شدند . با پیشرفت هر چه بیشتر علم ، کامپیوتر ها اختراع شدند و گسترش یافتند . تا حدی که در خانه ها نیز یافت می شد . سپس صنعت گران به فکر ترکیب ماشین ها ی الکترومکانیکی با کامپیوتر ها افتادند تا بتوان آن ها را برنامه نویسی کرد [ یکی از ویژگی های کامپیوتر قابل برنامه نویسی بودن آن است ] و بایک دستگاه بتوان چندین کار را انجام داد (مثلا دستگاهی که یک نوع ماشین را رنگ می زند بتواند با عوض شدن مدل و طرح آن ، آن ها را نیز رنگ بزند ) . بدین صورت ربات ها ساخته شدند.  [3]

1-2-بیان مسئله

ربات یک ماشین هوشمند است که قادر است در شرایط خاصی که در آن قرار می گیرد، کار تعریف شده ای را انجام دهد و همچنین قابلیت تصمیم گیری در شرایط مختلف را نیز ممکن است داشته باشد. با این تعریف می توان گفت ربات ها برای کارهای مختلفی می توانند تعریف و ساخته شوند.مانند کارهایی که انجام آن برای انسان غیرممکن یا دشوار باشد.

برای مثال در قسمت مونتاژ یک  کارخانه اتومبیل سازی، قسمتی هست که چرخ زاپاس ماشین را در صندوق عقب قرار می دهند، اگر یک انسان این کار را انجام دهد خیلی زود دچار ناراحتی هایی مثل کمر درد و …می شود، اما می توان از یک ربات الکترومکانیکی برای این کار استفاده کرد و یا برای جوشکاری و سایر کارهای دشوار کارخانجات هم همینطور.

و یا ربات هایی که برای اکتشاف در سایر سیارات به کار میروند هم از انواع ربات هایی هستند که در جاهایی که حضور انسان غیرممکن است استفاده می شوند.

رُبات یا روبوت وسیله‌ای مکانیکی جهت انجام وظایف مختلف است. یک ماشین که می‌تواند برای عمل به دستورات مختلف برنامه‌ریزی گردد و یا یک سری اعمال ویژه انجام دهد. مخصوصا آن دسته از کارها که فراتر از حد توانایی‌های طبیعی بشر باشند. این ماشینهای مکانیکی برای بهتر به انجام رساندن اعمالی از قبیل احساس کردن درک نمودن و جابجایی اشیا یا اعمال تکراری شبیه جوشکاری تولید می‌شوند. [5]

 

1-3-تاریخچه مطالعاتی

کلمه ربات توسط Karel Capek  نویسنده نمایشنامه R.U.R  (روبات‌های جهانی روسیه) در سال 1921 ابداع شد. ریشه این کلمه، کلمه چک اسلواکی(robotnic) به معنی کارگر می‌باشد.

در نمایشنامه وی نمونه ماشین، بعد از انسان بدون دارا بودن نقاط ضعف معمولی او، بیشترین قدرت را داشت و در پایان نمایش این ماشین برای مبارزه علیه سازندگان خود استفاده شد.

البته پیش از آن یونانیان مجسمه متحرکی ساخته بودند که نمونه اولیه چیزی بوده که ما امروزه ربات می‌نامیم.

امروزه معمولاً کلمه ربات به معنی هر ماشین ساخت بشر که بتواند کار یا عملی که به‌طور طبیعی توسط انسان انجام می‌شود را انجام دهد، استفاده می‌شود.

بیشتر ربات‌ها امروزه در کارخانه‌ها برای ساخت محصولاتی مانند اتومبیل؛ الکترونیک و همچنین برای اکتشافات زیرآب یا در سیارات دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

– 270 ق م : زمانی که یونانیان به ساخت مجسمه های متحرک میپرداختند.

– حدود سال 1250 م: بیشاپ آلبرتوس ماگنوس [1] ضیافتی ترتیب داد که درآن، میزبانان آهنی از مهمانان پذیرایی می کردند. با دیدن این روبات، سنت توماس آکویناس [2] برآشفته شد، میزبان آهنی را تکه تکه کرد و بیشاب را ساحر و جادوگر خواند.

– سال 1640 م: دکارت ماشین خودکاری به صورت یک خانم ساخت و آن را Ma fille Francine ” می نامید.این ماشین که دکارت را در یک سفر دریایی همراهی می کرد، توسط کاپیتان کشتی به آب پرتاب شد چرا که وی تصور می کرد این موجود ساخته شیطان است.

– سال 1738 م: ژاک دواکانسن [3] یک اردک مکانیکی  ساخت که از بیش از 4000 قطعه تشکیل شده بود.

این اردک می توانست از خود صدا تولید کند، شنا کند، آب بنوشد، دانه بخورد و آن را هضم و سپس دفع کند. امروزه در مورد محل نگهداری این اردک اطلاعی در دست نیست.

– سال 1805 م: عروسکی توسط میلاردت[4]  ساخته شد که می توانست به زبان انگلیسی و فرانسوی بنویسد و مناظری را نقاشی کند.

– سال 1923 م: کارل چاپک [5] برای اولین بار از کلمه روبات [6] در نمایشنامه خود به عنوان آدم مصنوعی استفاده کرد. کلمه روبات از کلمه چک robota گرفته شده است که به معنی برده و کارگر مزدور است. موضوع نمایشنامه چاپک، کنترل انسانها توسط روباتها بود، ولی او هرگونه امکان جایگزینی انسان با روبات و یا اینکه روباتها از احساس برخوردار شوند، عاشق شوند، یا تنفر پیدا کنند را رد می کرد.

– سال 1940 م: شرکت وستینگهاوس [7] سگی به نام اسپارکو [8] ساخت که هم از قطعات مکانیکی و هم الکتریکی در ساخب آن استفاده شده بود. این اولین باری بود که از قطعات الکتریکی نیز همراه با قطعات مکانیکی استفاده می شد.

– سال 1942 م: کلمه روباتیک [9] اولین بار توسط ایزاک آسیموف در یک داستان کوتاه ارائه شد. ایزاک آسیموف (1920-1992) نویسنده کتابهای توصیفی درباره علوم و داستانهای علمی تخیلی است.

– دهه 1950 م: تکنولوژی کامپیوتر پیشرفت کرد و صنعت کنترل متحول شد. سؤلاتی مطرح شدند. مثلاً: آیا کامپیوتر یک روبات غیر متحرک است؟

– سال 1954 م: عصر روبات ها با ارائه اولین روبات آدم نما توسط جرج دوول [10] شروع شد.

امروزه، 90% روباتها، روباتهای صنعتی هستند، یعنی روباتهایی که در کارخانه ها، آزمایشگاهها، انبارها، نیروگاهها، بیمارستانها، و بخشهای مشابه به کارگرفته می شوند.در سالهای قبل، اکثر روباتهای صنعتی در کارخانه های خودروسازی به کارگرفته می شدند، ولی امروزه تنها حدود نیمی از روباتهای موجود در دنیا در کارخانه های خودروسازی به کار گرفته می شوند.مصارف روباتها در همه ابعاد زندگی انسان به سرعت در حال گسترش است تا کارهای سخت و خطرناک را به جای انسان انجام دهند.برای مثال امروزه برای بررسی وضعیت داخلی رآکتورها از روبات استفاده می شود تا تشعشعات رادیواکتیو به انسانها صدمه نزند.

 – سال 1956 م: پس از توسعه فعالیتهای تکنولوژی یک که بعد از جنگ جهانی دوم، یک ملاقات تاریخی بین جورج سی.دوول[11] مخترع و کارآفرین صاحب نام، و ژوزف اف.انگلبرگر [12] که یک مهندس با سابقه بود، صورت گرفت. در این ملاقات آنها به بحث در مورد داستان آسیموف پرداختند. ایشان سپس به موفقیتهای اساسی در تولید روباتها دست یافتند و با تأسیس شرکتهای تجاری، به تولید روبات مشغول شدند. انگلبرگر شرکت Unimate برگرفته از Universal Automation را برای تولید روبات پایه گذاری کرد. نخستین روباتهای این شرکت در کارخانه جنرال موتورز[13]  برای انجام کارهای دشوار در خودروسازی به کار گرفته شد. انگلبرگر را “پدر روباتیک” نامیده اند.

– دهه 1960 م: روباتهای صنعتی زیادی ساخته شدند. انجمن صنایع روباتیک این تعریف را برای روبات صنعتی ارائه کرد:

“روبات صنعتی یک وسیله چند کاره و با قابلیت برنامه ریزی چند باره است که برای جابجایی قطعات، مواد، ابزارها یا وسایل خاص بوسیله حرکات برنامه ریزی شده، برای انجام کارهای متنوع استفاده می شود.”

 – سال 1962 م: شرکت خودروسازی جنرال موتورز نخستین روبات Unimate را در خط مونتاژ خود به کار گرفت.

 – سال 1967 م: رالف موزر[14]  از شرکت جنرال الکتریک[15] نخستین روبات چهارپا را اختراع کرد.

[1] Bishop Albertus Magnus

[2] Thomas Aquinas

[3] Jacques de Vaucanson

[4] Maillardet

[5] Karel Capek

[6] robot

[7] Westinghouse Co

[8] Sparko

[9] robatics

[10] George Devol

[11] George C.Devol

[12] Joseph F.Engelberger

[13] General Motors

[14] Ralph Moser

[15] General Electeric