مكانيزم های بادامكي

يكي از دغدغه هاي اصلي طراحان رباتها و ماشين ها، تبديل حركت قواي محركه به حركات دلخواهي است كه در ربات يا ماشين كاربرد دارند. معمول ترين و پركاربردترين قواي محركه الكتروموتورها هستند كه حركت خروجي آنها به صورت چرخشي است، اما در رباتيك احتياج به حركات متعدد و پيچيده اي داريم و بايد اين حركات را با تبديل حركت چرخشي الكتروموتورها به حركات دلخواه خود ايجاد كنيم. اين تبديل توسط مكانيزم ها صورت مي گيرد. در صنعت مكانيزم هاي شناخته شده فراواني وجود دارند اما به دليل اهميت و قابليت بسيار بالايي كه مكانيزم هاي بادامكي دارند، در اين مقاله مي خواهيم به بررسي آنها بپردازيم.

بادامك ها معمولا داراي اشكال غيرطبيعي بوده و به عنوان اهرم محرك، حركت را به اهرم متحركي كه پيرو نام دارد منتقل مي كنند. در شكل 1 اجزاي يك مكانيزم بادامكي را مشاهده مي كنيد.

بادامك عضو چرخان مكانيزم است و دراثر تماس با پيرو آن را بالا و پايين مي برد. در شكل فوق 3 نوع تماس لغزشي و يك نوع تماس غلتشي را بين بادامك و پيرو مي بينيد. در شكل زير روند يك دور كامل حركت بادامك و حركات متناسب پيرو مشاهده مي شود.

با ايجاد تغيير شكل در بادامك حركات متنوعي را مي توان در پيرو ايجاد كرد.

برای مثال اگر بخواهیم یک حرکت هارمونیک ایجاد کنیم از بادامکی استفاده می کنیم که به شکل دایره بوده و شفت ورودی بادامک در نقطه ای خارج از مرکز دایره است.

در شکل 4 قسمت سبز رنگ پروفیل بادامک و قسمت قرمز رنگ شفت ورودی است. در معادلات بالا r بردار جابجایی، t زمان و w سرعت زاویه ای الکتروموتور است. حال توجه شما را به چگونگی طراحی پروفیل یک بادامک جلب می کنیم.

فرض کنید می خواهیم بادامکی طراحی کنیم که در لحظه شروع حرکت، پیرو در پایین ترین نقطه کورس قرار داشته باشد. پس از 4 ثانیه پیرو به اندازه 100mm به سمت بالا و با سرعت ثابت حرکت کرده، سپس به مدت 2 ثانیه از حرکت باز می ایستد. پس از آن در مدت 4 ثانیه با سرعت ثابت به نقطه شروع حرکت خود می رسد. سرعت زاویه ای الکتروموتور محرک 6rpm است.

با توجه به سرعت الکترو موتور زمان یک دوران کامل بادامک 10 ثانیه است. ابتدا نمودار جابجایی بر حسب زمان را برای پیرو رسم می کنیم.