مدلسازي ديناميكي بازوهاي رباتيكي ويسكوالاستيك با استفاده از تيوري تير تيموشنكو

Dynamic modeling of visco-elastic robotic manipulators using Timoshenko beam theory

در اين مقاله، تحقيقي بر روي ارتقا مدل‌سازي بازو‌‌هاي رباتيكي N لينكي ويسكوالاستيك انجام شده است. مدل ديناميكي سيستم با استفاده از فرمولاسيون گيبس- اپل و روش مود‌هاي فرضي استخراج شده است. زماني‌كه طول رابط در جهت طول آن كوتاه باشد، تغيير فرم برشي عاملي است كه مي‌تواند تاثير مهمي بر روي ديناميك سيستم بگذارد. بنابراين در مدل‌سازي، فرض تيوري تير تيموشنكو و مود‌هاي مرتبط با آن لحاظ شده است. اگر چه در نظر گرفتن تاثير ميرايي در سيستم‌‌هاي ممتد، فرمولاسيون مربوط به معادلات حركت را پيچيده‌تر مي‌كند، دو مكانيزم مهم ميرايي، يعني ميرايي كلوين-ويت به‌عنوان ميرايي داخلي و اثر ويسكوز هوا به عنوان عامل مستهلك‌كننده خارجي در معادلات لحاظ شده است. در نهايت، براي تاييد مدل پيشنهادي، ارزيابي مقايسه‌اي بين نتايج به دست آمده از آزمايش عملي و شبيه‌سازي در حوزه زمان انجام شده است.

This paper presents a research into the progress of modeling of N-viscoelastic robotic manipulators. The governing equations of the system is obtained by using Gibbs-Appell (G-A) formulation and Assumed Mode Method (AMM). When the beam is short in length direction, shear deformation is a factor that may have substantial effects on the dynamics of the system. So, in modeling the assumption of Timoshenko Beam Theory (TBT) and its associated mode shapes has been considered. Although considering the effects of damping in continuous systems makes the formulations more complex, two important damping mechanisms, namely, Kelvin-Voigt damping as internal damping and the viscous air damping as external damping have been considered. Finally, to validate the proposed formulation a comparative assessment between the results achieved from experiment and simulation is presented in time domain.