(رباتیک ) ساختار و سیستم حرکتی ربات های (مدولار ؛ ماژولار) (مهندسی برق _ الکترونیک)
پژوهشگر و نویسنده: ( افشین رشید )
نکته : حرکت روباتهای (مدولار و ماژولار) با استفاده از پا، چرخ یا ریل و.. انجام مـی شود. چرخها یا پاها را می توان با موتورها، سولنوئیدها , آلیاژهای حافظه دار (SMA ) و.. به حرکـت درآورد . که معمولا در بیشتر رباتها از موتور و چرخ استفاده می شود
یکی از مهمترین اجزای یک روبات نیروی محرکه آن است. برای حرکت دادن سازه ای که ساخته اید نیاز بـه انرژی مکانیکی دارید. این انرژی معمولا توسط یک موتور الکتریکی تامین مـی شـود . موتـور الکتریکـی یـا اصطلاحاً آرمیچرها در واقع مبدل های انرژی هستند. موتورهای الکتریکی می توانند انرژی الکتریکـی کـه از ترمینالهای آن وارد می شود را به انرژی مکانیکی تبدیل میکنند ، انرژی مکانیکی معمـولاً بـه صـورت دَوران در شافت (محور) موتور ظاهر می شود.
دوران این محور (شافت) دو مشخصه اساسی دارد : یکی سـرعت دوران آن و دیگری قدرت آن که از ضرب سرعت خطی (متر بر ثانیه) در نیروی موتور می توانید توان نهـایی خروجـی آن را محاسبه کنید. ایده کلی این است که وقتی که یک ماده حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یـک میـدان مغناطیسـی قـرار میگیرد، نیرویی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال میشود. در یک موتور اسـتوانه ای ، روتـور بـه علـت گشتاوری که ناشی از نیرویی است که به فاصله ای معین از محور روتور به روتور اعمال میشـود، مـی گـردد .با توجه به اینکه موتور یک مبدل است، اگر موتور شـما ایـده آل باشـد تـوان خروجـی کـه بدسـت می آورید با توان ورودی یعنی انرژی الکتریکی مصرف شده برابر خواهـد بـود . موتورهـای الکتریکـی انـو اع مختلفــی دارنــد از جملــه اســتپ موتورهــا ، ســرور موتورهــا ، موتورهــای DC ، موتورهــای AC و ...
هر یک از موتورهای نام برده شده ویژگی خاصی دارد مثلا استپب موتورها دارای دقت بـالایی هسـتند و بـا توجه به نوع موتور می توان دقت گردش موتور در حد چند درجـه کنتـرل نمـود . از ویژگـی هـای اساسـی موتورهای DC این است که جهت حرکت و سرعت حرکت آنها به راحتی قابل کنترل است. با تغییر متوسط ولتاژ ورودی می توانید سرعت موتور را تغییر دهید و با (تغییر پلاریته) جهت اتصال تغذیه به موتـور جهـت دوران شافت تغییر خواهد نمود. توان خروجی از ضرب سرعت در قدرت و با استفاده از فرمول d.f=W بدست می آید. بسته به کارکرد ربات ، توان مصرفی ، دقت لازم و پارامترهایی از این قبیل نوع موتور روبات انتخاب مـی شـود . بـی شـک یکـی از مشخصه های اصلی موفقیت یک ربات انتخاب صحیح موتور محرک ربات می باشد.
برای انتخاب موتور ربات به موارد زیر توجه می کنیم :
١ -دردست بودن منبع تغذیه
2 -شرط یا عوامل راه اندازی
3 -سرعت عملکرد کار مطلوب
4 -پیچیدگی کنترل و هزینه
5 -قابلیت کارکردن به جلو و عقب
6 -مشخصه هی شتاب (وابسته به بار)
نتیجه گیری:
بدون شک موتورهای DC متداول ترین موتورها در عرصه رباتیک هستند. زیرا این موتورها چندمنظوره، در دسترس و نسبتاً ارزان قیمت هستند. موتورهای DC جزو قدرتمندترین موتورها هستند. در دهها سال گذشته محققان تلاش های گسـترده ای را برای بهبود بازده، سرعت و قدرت این موتورها انجام داده اند. امروزه موتورهای DC پیشرفته با بازده بیش از 90 درصد طراحی و ساخته می شوند. بیشتر موتورهایی که به منظور استفاده در پروژه های رباتیک ارائه مـی شوند، بازدهی بین 40 تا 70 درصد دارند. با این وجود، به اندازه کافی قدرتمند هستند. این موتورهـا جریـان بیشتری می کشند و باتری ها را سریع تر تخلیه می کنند.
نویسنده: افشین رشید