دو ماهنامه هوش مصنوعی و ابزاردقیق
سال هفتم شماره 5 (پیاپی 41، دی 1392)

از سال 80 که مدرک لیسانسم را با معدلی بالا، از دانشگاه صنعتی شریف گرفتم تا سال 1384 باید دائما جواب دوستانم را می دادم که چرا فوق لیسانس نمی گیری. دو بار هم در کنکور شرکت کردم و با رتبه خوب در دانشگاه خودم قبول شدم اما نرفتم! سال 86 که کارشناسی ارشد مدیریت اجرایی یا همان MBA را از دانشگاه شریف با رتبه و معدل بالا گرفتم باز هم تا امروز، دوستان زیادی می پرسند که چرا دکترا نمی گیری؟... به صورت پراکنده در جاهای مختلف جوابشان را داده ام. اما گفتم یک پاسخ تفصیلی در اینجا بنویسم!

فرایند جوشکاری قوسی یک تکنیک اتصال فلزات با کیفیت بالا است که به علت دامنه وسیع کاربردهای صنعتی آن، از اهمیت بالایی برخوردار است. برای دست یابی به کیفیت مطلوب جوش، نیاز است که رابطه پارامترهای موثر جوشکاری روی هندسه جوش مدلسازی شود. اهمیت این مطلب بدان خاطر است که خصوصیات مکانیکی جوش نیز تحت تاثیر هندسه جوش قرار دارد. اما علیرغم استفاده گسترده از این فرایند، به علت فقدان مدل مناسب، هنوز جوشکاری تمام اتومات با مشکلاتی مواجه است. در این تحقیق سعی شده است با ارائه مدل های مختلف، کیفیت جوش بررسی شود. از این رو چند مدل بهینه شده برای پیش بینی عمق نفوذ جوش، به عنوان فاکتور نشان دهنده کیفیت مطلوب، با استفاد از روش رگرسیون، تبرید تدریجی، شبکه عصبی و روش ترکیبی ارائه شد. نتایج نشان داد که مدل های پیشنهادی میتوانند عمق نفوذ جوش را با دقت قابل قبولی، پیش بینی نمایند. در بین 6 مدل ارائه شده، مدل شبکه عصبی با دقت بالاتری عمق نفوذ را پیش بینی می کند. در ادامه با کمک الگوریتم تبرید تدریجی مقادیر بهینه پارامترهای ورودی مدل شبکه عصبی که کیفیت مطلوب را ایجاد می کند، تخمین زده شد. این مقادیر با مقادیرحاصل از نتایج Karadeniz و همکاران مقایسه گردید که نتایج این مقایسه حاکی از نزدیکی مقادیر تخمین زده شده با واقعیت است.

دینامیک نقش مهمی در کنترل ربات در برخی کاربردها از جمله ربات های سریع یا ربات های تحت بار زیاد، رباتهای با عرض باند بالا و رباتهای با ساختار حساس دارد. با فرمولبندی معادله های دینامیکی به طوری که شتاب به صورت تابعی از گشتاور مفاصل محرک به دست آید، شبیه سازی ربات که تحت اثر مجموعهای از گشتاورهای محرک قرار دارد، امکانپذیر خواهد شد. در این مقاله ابتدا قیدهای سینماتیکی ربات 3-PRR محاسبه و سپس با استفاده از ماتریس متعامد تکمیلی طبیعی(NOC) معادلات دینامیکی ربات 3-PRR برحسب مختصات مفصلهای محرک بیان می شود.NOC به عنوان یک تبدیل خطی که سرعت اتصالات مستقل را به ارائه چرخشی عمومی سامانه نگاشت می کند، تعریف می شود. در انتها برای این که از صحت روابط به دست آمده برای دینامیک مستقیم ربات 3-PRR اطمینان حاصل نماییم، نتایج حاصل از دینامیک مستقیم با استفاده از ماتریس متعامد تکمیلی طبیعی با نتایج به دست آمده از شبیه سازی مدل دینامیک مستقیم ربات در جعبه ابزار SimMechanics نرم افزار Matlab مقایسه شده اند.

یکی از متداولترین روش های انتقال پنل بین خطوط پرسی که در سالهای اخیر در صنعت خودروسازی مورد استفاده قرار میگیرد سامانه رباتیک است. در سالن پرس شاپ مکانیزه ایران خودرو در خطوط G1 و G21 پیش از اجرای پروژه حاضر، از سامانه Loader-unloader که یکی دیگر از فناوری های انتقال قطعات پرسی است استفاده می گردید که این سامانه توسط شرکت سازنده پرسهای این خطوط طراحی و راه اندازی گردیده بود. توقف زیاد، کاهش سرعت خط و هزینه های بالای نگهداری و تعمیرات این سامانه باعث شد تا پروژه آنالیز و تغییر در طراحی این خطوط توسط مدیریت و کارشناسان مجموعه تعریف و اجرا گردد. این تغییر در طراحی فناوری وارداتی منجر به نتایج ارزشمندی گردید که مقاله حاضر با هدف مستندسازی و ارائه تجربیات و نتایج حاصل از این پروژه تنطیم و ارائه شده است.

این مقاله نحوه ساخت و راه اندازی ربات بازویی با تک لینک انعطاف پذیررا ارائه می کند. ابتدا قطعات و تجهیزات مورد استفاده معرفی شده و نکات مهم در نصب و راه اندازی آنها مورد بحث و بررسی قرار می گیرد. در ادامه همزمان نمودن تبادل اطلاعات و رسیدن به زمان واقعی در سامانه، مورد ارزیابی قرار می گیرد. در نهایت معادلات مربوط به این دسته از ربات ها استخراج شده و کنترلر غیرخطی مورد استفاده قرار می گیرد.

موضوع این مقاله در ادامه طرح قبلی از یک نمونه ربات کروی متحرک است. طرح قبلی به لحاظ معرفی یک مکانیزم جدید حرکتی قابل توجه و ارزنده بود. اما پس از نجام آزمونها و آزمایشها روی نمونه ساخته شده، مشاهده گردید که کنترل حرکت آن مشکل است. همچنین نتیجه گیری شد که طرح اول به دلیل عدم چابکی و شتاب کافی در عمل استفاده محدودی خواهد داشت. بنابراین در این مقاله به مراحل طراحی و ساخت یک ربات کروی با ساختار حرکتی جدید پرداخته می شود. این مراحل شامل مشخص کردن جزئیات ساختاری اجزای مکانیکی ربات، طراحی و اجرای معماری قرارگیری اجزای الکتریکی و مکانیکی در کنار هم و در نهایت مونتاژ کلیه ی اجزای ربات بر روی هم و ساخت یک نمونه واقعی خواهد بود. مکانیزم حرکتی داخل ربات بر اساس تغییر محل مرکز جرم مجموعه در دو جهت عمود بر هم است.

در این مقاله مسیر بهینه ربات غیرهولونومیک car-like بازودار برای حالتی که شرایط مرزی ابتدا و انتها ثابت نبوده ولی از معادله خاصی تبعیت می کند، به دست آمده است. این شرایط مرزی، مجموعه نقاطی است که برتری نسبت به همدیگر ندارند و به نام مرز متحرک خوانده می شوند. همکاری ربات با نوار نقاله در سلول رباتیک در خط تولید نمونه ایی از کاربرد این موضوع است. به عنوان مثال برای قراردادن قطعه کار در محل مناسب در خطوط تولید با برنامه ریزی دقیق و تعیین بهترین مسیر می توان کاهش زمان، هزینه، انرژی و غیره را تضمین کرد. بدین منظور معادلات دینامیک و سینماتیک ربات استخراج گردیده و با استفاده از روش کنترل بهینه و اصل مینیمم پونتریاگن شرایط بهینگی به صورت دستگاه معادلات دیفرانسیل استخراج می گردد و به همراه شرایط مرزی یک مساله مقدار مرزی ایجاد می کند. فرمول بندی مرز متحرک برای ربات car-like به کمک کنترل بهینه، معادلاتی شامل حالت ها و شبه حالت ها است که جایگزین شرایط مرزی مساله در حالت مرز ثابت می گردد. در نتیجه با حل آن مسیر بهینه با مرز متحرک برای کمینه شدن تابعی هزینه که شامل سرعت ها و گشتاور ها است به دست می آید. در پایان، نتایج شبیه سازی برای ربات car-like با بازوی دولینکی و شرط مرزی متحرک آورده شده است که صحت روش و قابلیت کاربرد آن را نشان می دهد.

یکی از مهمترین پارامترهای موثر در کارایی ربات موبایل، پلتفرم مکانیکی آن است. بدیهی است که چنین پلتفرم سبک، مستحکم و انعطاف پذیری می تواند تامین کننده نیازهای اصلی یک ربات باشد. بدین منظور پلتفرمی طراحی و ساخته شد که اولا بدلیل استفاده از آلومینیم به جای فولاد وزن آن به طور چشمگیری به نصف کاهش یافت و ثانیا به دلیل استفاده مناسب از آلیاژهای مختلف به یک استحکام و مقاومت مناسب در حد فولاد دست یافت. ضمن این که بدلیل رعایت اصل مهم تقارن، هزینه تولید و زمان مونتاژ و احتمال بروز عیوب ساختاری به طور چشمگیری کاهش یافت. برای تامین قابلیت های مکانیکی این پلتفرم نیز از ابتکاراتی همچون سامانه انتقال همزمان حرکت های دورانی متفاوت در یک محور واحد و المان لاستیکی شنی قابل نصب بر روی زنجیر شاخک دار که اختراعات ملی ثبت شده نیز هستند استفاده شد. در نهایت یک بازوی مکانیکی 4 درجه آزادی از جنس آلومینیوم نیز برای پلتفرم طراحی گردید تا عملا قابلیت جاروب کردن کلیه نقاط فضا برای آن فراهم گردد و آن را در ردیف اختراعات ملی ثبت شده قرار دهد. در الگوریتم حرکتی این بازو نیز از معیارهای کنترل بهینه بازو جهت پرهیز از برخورد با موانع و حرکت روان تر استفاده شد تا عملا کارآیی پلتفرم به بیشترین مقدار برسد.

کاربرد فناوری ربات در صنایع تولیدی کشورمان رو به گسترش است اما متاسفانه فناوری های پشتیبان در این حوزه تاکنون بخوبی رشد ننموده است. مقاله حاضر، حاصل مستندسازی بخشی از نتایج اجرای یک پروژه کاربردی در این زمینه است که در این پروژه با آنالیز و مشخصهیابی دو قطعهی بازوی ربات از جنس کامپوزیت فیبر کربن و طراحی روش ساخت قطعات، ضمن پشتیبانی فرایندهای تولید خطوط پرس شرکت ایران خودرو، فناوری جدیدی در این حوزه در کشور گسترش یافته و مستندسازی گردیده است. در این پروژه، برای تعیین جنس زمینه و نوع الیاف آزمونهای FT-IR، آنالیز EDS و چگالی سنجی انجام پذیرفت. کسر وزنی الیاف با استفاده از آزمون مقدار خاکستر (Ash content) تعیین گردید. برای تعیین قطر و بافت الیاف از بررسی میکروسکوپی الکترونی روبشی استفاده شد. نتایج آزمونها نشان دادند که زمینه از جنس اپوکسی و الیاف از نوع کربن است. بهترین روش ساخت قطعات رشتهپیچی تعیین گردید. پس از انجام خصیصهیابی قطعات ابتدا دو قطعهی آزمایشی تهیه شدند و خواص مکانیکی نمونه های خارجی و قطعات ساخته شده با آزمونهای کشش، فشار و خمش تعیین گردید. بررسی های مکانیکی و آزمون در شرایط واقعی خط تولید نشان داد که نمونه های تولیدی با قطعات خارجی مشابه کاملا قابل رقابت هستند.

مطالعه بر روی رباتهای موازی شامل زمینه هایی همچون سینماتیک، تکینگی، دینامیک و کنترل میگردد. کنترل حرکت یکی از مهمترین بخشهای یک سامانه رباتیک است. دقت ربات به عوامل مختلفی از جمله دقت سنسورهای حرکتی، لقی مفاصل، قابلیت ارتجاعیت لینکهای ربات و دقت کنترل کننده بستگی دارد. در این میان دقت و کارایی کنترل کننده مهمترین سهم را در دقت ربات دارد. روش کنترل گشتاور محاسبه شده حالت خاصی از روش خطی سازی فیدبک سامانه های غیر خطی است که در روش های کنترلی دیگر مانند کنترل پایدار، کنترل تطبیقی و... نیز کاربرد دارد. در این مقاله ابتدا روش کنترل گشتاور محاسبه شده معرفی و روشی جهت تنظیم بهره ها در کنترل کنندهی گشتاور محاسبه شده ارائه میگردد. سپس این کنترل کننده برای ربات موازی 3-PRR پیادهسازی و با کنترلر PID برای ورودی های پله و شیب مقایسه شده است.

جریان تولید قطعات صنعتی شامل دانش جمع آوری اطلاعات بر اساس شبکه ای از سامانه های تولید است، که به سامانه های تولید الکترونیکی شناخته می شود. تولید الکترونیکی، تجهیزات تولید محصول و عملیات کنترل وابسته به تنهایی نمی تواند عملیات تولید را هدایت کند و نیاز به نظارت سامانه مانیتورینگ برای انجام کنترل کیفی فرایند و قابلیت تشخیص خطا دارد. در این مقاله حرکت به سمت طراحی یک سامانه رباتیک در محیط تولید است. نخستین و مهمترین گام برای انجام این کار، مدل نمون سامانه و به دست آوردن تمام اطلاعات مورد نیاز برای کامپیوتر به منظور پیکربندی صحیح حرکت است. سامانه رباتیک در محیط تولید وظیفه ی جابه جایی قطعات در یک سیکل مشخص را به عهده دارد. با حرکت سامانه رباتیک، استنتاج اطلاعات صورت گرفته و به کمک سامانه کامپیوتری کنترل مطلوب صورت می گیرد. تمرکز این مقاله بر روی نظارت هوشمند در تشخیص خطا به صورت real-time است. خطاهای بوجود آمده در حین کار نظارت شده و تولیدی بهینه که در آن هزینه های تعمیر و نگهداری دستگاه کاهش می یابد ارائه می شود.

جلد نخست این کتاب حاوی اسامی 1015 شرکت فعال در زمینه اتوماسیون و ابزاردقیق همراه با مشخصات تماس آنهاست. جلد دوم، با تقویت بانک اطلاعاتی شرکتهایی که زمینه فعالیت آنها به طور مستقیم و غیر مستقیم به موضوع اتوماسیون صنعتی مرتبط است به چاپ رسید. این کتاب شامل اسامی شرکتها، شرح خدمات آنها و شماره تماس در دسته بندی های موضوعی و نیز الفبایی است.
کتاب سوم، علاوه بر دستهبندی های الفبایی و موضوعی به بحث درباره چالش های صنایع عمده کشور از قبیل نفت، نیرو، سیمان، فولاد، حمل و نقل و. .. میپردازد. در بخشی دیگر، چکیده گفتگو با 15 مدیر صنعتی آمده و بخش پایانی کتاب به درج پرکاربردترین استانداردهای مرجع در زمینه اتوماسیون، ابزاردقیق، حفاظت و ایمنی پرداخته است.
کتاب چهارم که به صورت الکترونیکی (در قالب pdf) منتشر شده است، عمدتا به تکنیکها و استانداردهای مرجع کابل کشی در حوزه اتوماسیون و نیز توزیع توان میپردازد. از آنجا که تاکنون کتابی مرجع و همهگیر در این زمینه به چاپ نرسیده است، این کتاب میتواند جای خالی چنین نیازی را پر نماید.