سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017
مهندسان تکنیک های مختلفی را به کار برده اند تا بتوانند وسایل مکانیکی بسازند که قابلیت بالا رفتن از کوه و یا به بیانی کوهنوردی را داشته باشد.
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

کوهنوردی به سبک جدید

مهندسان تکنیک های مختلفی را به کار برده اند تا بتوانند وسایل مکانیکی بسازند که قابلیت بالا رفتن از کوه و یا به بیانی کوهنوردی را داشته باشد.

ربات robot  کوهنوردی  pandol

این تکنیک های به کار رفته نتایجی به دنبال داشته که ربات کوهنورد نامیده شده است. حرکت این ربات به تقلید از انسان است ولی برای خودش سبکی کاملا جدید است. این ربات حشره مانند،از یک سری آونگ های کاترپیلار  به همراه یک چسب خاص الکترونیکی تشکیل شده است.

حرکت این ربات را در حالت کلی می توان اینگونه توضیح داد که به دیوار می چسبد و تصمیم می گیرد چگونه و چه وقت حرکت کند و در زمان مناسب یک قدم به بالا می گذارد، سازندگان این ربات کوچک که ROCR نامیده می شود. می گویند  بالا رفتن این ربات از دیوار با یک نوع تمرکز در حرکت همراه است و این تمرکز با استفاده از شتابی که در دم این ربات واقع است اتفاق می افتد، نوسانات دم این ربات مانند آونگ ساعت های قدیمی یکنواخت نیست، بلکه بر اساس سنجش وضعیت حرکت به چپ و راست تغییر می کند. نوسان و صعود این ربات توسط فردی به نام ویلیام پرونچر استادیار مکانیک دانشگاه یوتا طراحی شده است.

ربات فوق بسیار کوچک و سبک است و تنها 3/12 اینچ عرض و 18 اینچ طول دارد و وزن آن تنها 2/1 پوند است.

ربات robot  کوهنوردی  pandol

براساس گفته آقای پرونچر حرکت آن از حرکت های کوهنوردان و همچنین میمون ها در بالا رفتن و حرکت از روی درختان تقلید شده است. این تقلید به ROCR اجازه می دهد تا از دیوار ظرف 15 ثانیه بالا رود و 8 قدم بردارد.

ربات های دیگری نیز در این زمینه طراحی شده اند که در حقیقت از ROCR سریع تر حرکت می کنند و می توانند در هر ثانیه حدود 2/6 اینچ بالا روند. ولی آنچه این ربات را از بقیه مستثنی کرده است، توانایی بهره وری مؤثر در حرکت تا 20 درصد می باشد و این آزمونی بود که از ربات های این فیلد گرفته می شد، زیرا بهره وری برای حرکت همانطور که برای ما انسانها نیز خیلی حائز اهمیت است، برای ربات ها نیز که مجبورند برای شارژ مجدد خود باطری حمل کنند بسیار حائز اهمیت خواهد بود.

بد نیست بدانید درصدی که برای موتور خودروها در بهره وری “efficiency” آنها عنوان کرده اند 25% است.

 

بهره وری را این گونه تعریف می کنند نسبت کار انجام شدن (مثلا در عمل بالا رفتن از دیوار) به انرژی الکتریکی مصرف شده توسط جسم (مثلا توسط ربات).

ROCR یک ربات مستقل و خودکار است و شامل یک میکرو کامپیوتر و حسگرهای متعدد است همچنین بخشی که شامل الکترونیک قدرت است جهت اجرایی کردن حرکت درنظر گرفته شده است.

موتور به دم ربات متصل است و آن را درایو می کند و به صورت عمودی به آن متصل  است که در قسمت پائین ربات قرار دارد و در قسمت بعدی بدن ربات نیز دو قلاب کوچک از جنس فولاد که مانند دست عمل می کند و سبب بالا رفتن ربات می شود.

ربات robot  کوهنوردی  pandol

موتور سبب به حرکت در آوردن دم ربات( مانند پاندول به طرفین) می شود و باتری ربات هم به انتهای دم ربات متصل است، ربات با یکی از دستهایش به دیوار متصل می شود و دست دیگر را از دیوار جدا می کند این سبب می شود که با حرکت دم مرکز ثقل ربات به تدریج تغییر کند و گرانش بالا رود و در یک زمان خاص دست دیگر را به سرعت در مکان بالاتری قرار می دهد و این روش را مرتب تکرار می نماید.

آقای پرونچر می گوید این امر کاملا تقلید از میمون ها با دست های بلند جهت بالا رفتن از درختان بوده که از دم خود جهت حفظ تعادل استفاده می کنند، همچنین دیدن پاندول ساعت پدربزرگش به او ایده داده است.

اما مهمترین چیزی که آقای پرونچر و تیمش بر روی آن تمرکز نموده اند افزایش بهره وری است.

جهت به حداکثر رساندن بهره وری، پرونچر و تیمش از یک نرم افزار کامپیوتری استفاده نموده اند که به شبیه سازی حرکت ربات و محاسبه بهره وری آن پرداخته اند و به همین علت بر روی نکات ریز فیزیکی تمرکز نموده اند.

پس از قطعیت از فیزیک ربات و چگونگی طراحی آن، نوبت به آزمایش های سرعت و چرخش دم ربات بود که انحنای مورد نیاز برای ربات چقدر باشد تا مؤثرترین حالت را داشته باشد.

زمانی بیشترین کارایی اتفاق می افتد و ربات بیشترین سرعت را دارد که دم ربات رزونانسی نزدیک به بسامد طبیعی داشته باشد (بسامد طبیعی مانند پاندول ساعت)

محققان دریافتند بهترین کارآیی (20% بهره وری). زمانی صورت می گیرد که دم ربات به جلو و عقب با 120 درجه اختلاف، 60 درصد در هر حرکت کند.

 

در این حالت هر دست می تواند تا 9/4 اینچ از دست دیگر فاصله بگیرد.

 

پرونچر می گوید مطالعات بعدی آنها به معیارهایی مبنی بر بهبود طرحی ربات، مکانیزم های یکپارچه سازی و دست هایی که امکان گرفتن آجر و ماسه و سنگ و غیره را دارند می باشد.

 

مطالعات وی در مجلات مکاترونیک، مجله مهندسین برق و الکترونیک و IEEE چاپ می گردد.

 

منبع: http://www.gizmag.com/rocr-wall-climbing-robot/15948/

نوشته ی : فائزه سیدخاموشی