طراحی مفصل امن منفعل در بازوی ربات با استفاده از مکانیزم چهارمیله‌ای

در سال‌های اخیر، به دلیل گسترش تعامل انسان و ربات بالاخص در ربات‌های خدمات رسان، امنیت ربات و انسان در برابر برخوردهای محیطی مورد توجه قرار گرفته است. یک ربات امن می‌تواند توسط سامانه نرم فعال و یا منفعل امن گردد. بازوی امن با سامانه نرم منفعل حاوی مولفه‌های مکانیکی چون فنر برای جذب نیروی اضافی برخورد و کاهش آن می‌باشد. مفاصل امن مکانیزمی با سامانه فنر غیرخطی یکی از انواع آنهاست که در آن از مکانیزمی به همراه جاذبی چون فنر استفاده می‌شود. این مکانیزم قادر است به محض برخورد با گشتاور حد، با جذب نیرو توسط فنر موجب افت گشتاور وارده گردد تا امنیت تامین شود. در مقابل برای مقادیر نیروی کمتر از گشتاور حد، رفتار صلب داشته باشد تا از دقت موقعیت‌دهی مفصل نکاهد. در این مقاله، طراحی مفاصل امن لولایی توسط مکانیزم چهار میله‌ای صفحه‌ای به همراه فنر پیچشی مدنظر قرار می‌گیرد. همچنین نشان می‌دهیم که از نقاط تکین مکانیزم چهار‌میله‌ای می‌توان برای طراحی مفصل امن طوری بهره گرفت که بتوان در موقعیت‌های گوناگون رفتار متفاوتی را از مفصل انتظار داشت.

Designing Passive Safe Joint of a manipulator by the Planar Four bar Mechanism

In recent years, because of expanding humanrobot interaction, especially in collaborative robots, safety in collision between a human and a robot has drawn much attention. A safe manipulator can be equipped with either active or passive system. A safe manipulator with a passive system usually consists of a mechanical elements, such as a spring which can absorb the collision force and reduce it. These joints are composed of a springloaded mechanism which is capable of acting as soon as a torque is dealt with, and by absorbing force from the spring causing the torque to fall to a safety limit. But for a torque lower than a limit, the rigid behavior of the manipulator which is necessary for the accurately is guaranteed. In this paper, design of revolute joint with nonlinear spring system is considered by a fourbar mechanism with a linear torsion spring so that it can be stiff for high values of an input torque for normal operation, but immediately after collision the torque will drop to its safety limit. We also show that the singularities of the fourbar mechanism can be used to design a secure joint so that the different behavior of the joint can be expected in different situations.