Robots have been used for material handling for many years, and their applications have greatly expanded with the integration of intelligent technologies. While numerous researchers have proposed various robots for this field, it is crucial to design customized configurations that are suitable for agricultural farms. However, research in our country has been limited to a few mobile agricultural robots. The main focus of this paper is to design and model workspaces and analyze the kinematics of manipulators in agricultural settings.

1. Research Article
Vol. 13, No. 2, 2023, p. 101-115
Analysis of Workspace and Kinematics of Robot Manipulator for Product
Handling in Agricultural Farm
S. I. Shariati1
, M. H. Aghkhani 2*
, M. R. Golzarian 3
, A. A. Akbari4
1- Ph.D. Candidate of Biosystem Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
2- Professor of Biosystem Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
3- Associate Professor of Biosystem Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
4- Associate Professor of Mechanical Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
(*- Corresponding Author Email: aghkhani@um.ac.ir)
https://doi.org/10.22067/jam.2020.39236
How to cite this article:
Shariati, S. I., Aghkhani, M. H., Golzarian, M. R., & Akbari, A. A. (2023). Analysis of
Workspace and Kinematics of Robot Manipulator for Product Handling in Agricultural
Farm. Journal of Agricultural Machinery, 13(2), 101-115. (in Persian with English
abstract). https://doi.org/10.22067/jam.2020.39236
Received: 21 April 2020
Revised: 06 September 2020
Accepted: 02 December 2020
Available Online: 02 December 2020
Introduction
Robots have been used for material handling for many years, and their applications have greatly expanded
with the integration of intelligent technologies. While numerous researchers have proposed various robots for
this field, it is crucial to design customized configurations that are suitable for agricultural farms. However,
research in our country has been limited to a few mobile agricultural robots. The main focus of this paper is to
design and model workspaces and analyze the kinematics of manipulators in agricultural settings.
Materials and Methods
This article investigates the workspace and kinematics of a robot manipulator to design and manufacture a
four-DOF manipulator for farming. This manipulator will be capable of performing a variety of tasks, but the
goal of this project is to enable it to load and unload materials and products on the farm as an auxiliary force for
the farmer.
When designing and analyzing a manipulator, the first step is to determine the specific task that the robotic
arm will perform. For example, consider a scenario where the task involves loading or unloading forage
packages from a trailer at a designated location. This task specification forms the basis for further design and
analysis, ensuring that the manipulator is appropriately designed to meet the requirements of the task.
An intelligent robotic arm that is attached to a tractor can perform this operation in the shortest possible time
without the intervention of human workers. Otherwise, a large number of laborers would be required to move
boxes weighing 10 kg over distances of 3 to 4 meters and heights of 1 to 2 meters, which would require a great
deal of torque.
At this stage, the design of the arm kinematics model, direct kinematic equations, velocity kinematics, and
Jacobian matrix solving were performed. The calculations were carried out using two methods: manual
calculation and kinematic modeling in MATLAB software for three arm configurations in two simulation tests.
The results of both methods were compared.
The workspace analysis of the selected manipulator configurations, as well as the use of arm kinematic
performance evaluation indices, were illustrated in graphs.
Results and Discussion
The issue of moving forage packages on the farm is described below. If a farmer were to move 48 packages
of fodder weighing about 10 kg manually (using human workers) in the workspace modeled in Figure 10, each
package would take an average of 30 seconds to be moved reciprocally along an unobstructed path. Hence, it
would take approximately 24 minutes to move all the packages. However, the linear speed of the final operator
of the robot arm during the first test was found to be 1 meter per second, which is 3.7 times faster than the
Journal of Agricultural Machinery
Homepage: https://jame.um.ac.ir

2. 201
‫ماشين‬ ‫نشریه‬
‫جلد‬ ،‫کشاورزي‬ ‫هاي‬
31
‫شماره‬ ،
2
‫تابستان‬ ،
3042
manual work scenario, and the total movement of the packages can be completed in about 6.5 minutes.
Upon analyzing the velocity diagrams of the final performer in both tests, it becomes evident that there is not
much variation in speed and acceleration due to the change in configurations. The evaluation of robot workspace
indicators was conducted using two methods: workspace index and structural length index. These indicators
were calculated for all three configurations, and the results indicated that Configuration Type 1 was the most
suitable option. Furthermore, the manipulability index of the robot arm was assessed based on the obtained
diagrams for all three configurations in the two tests. It was observed that Configuration Type 1 outperformed
the other two types in terms of score, indicating its superior performance. This aligns with the suggestion made
by Yoshigawa for the first three joints of the Puma robot.
Overall, the results suggest that Configuration Type 1 is one of the most favorable options, ensuring better
performance for the final performer.
Conclusion
One of the main considerations when using robots in agriculture is the appropriate kinematic design of joints
and links for work operations. Using the example of robots assisting with moving products on the ground, it can
be seen that using robots significantly reduces the time required compared to manual labor. Furthermore, in
terms of energy consumption and cost within a certain period, the use of robots has economic justification.
Based on the studies conducted, Configuration Type 1 passed the kinematic path in both tests with a higher
manipulability index and a more suitable workspace index based on both calculated criteria. Therefore, this
configuration is recommended for the design of robots for the operation of moving products on the ground.
Keywords: Agricultural robot manipulator, Kinematics and workspace analysis, Manipulability measures

3. ،‫همکاران‬ ‫و‬ ‫شریعتی‬
‫جاب‬ ‫روبات‬ ‫بازوي‬ ‫سينماتيک‬ ‫و‬ ‫کاري‬ ‫فضاي‬ ‫تحليل‬
‫ه‬
‫مزرعه‬ ‫در‬ ‫محصوالت‬ ‫جاکننده‬
201
‫پژوهشی‬ ‫مقاله‬
‫جلد‬
31
‫شماره‬ ،
2
،
‫تابستان‬
3042
‫ص‬ ،
331
-
343
‫جاب‬ ‫روبات‬ ‫بازوی‬ ‫سینماتیک‬ ‫و‬ ‫کاری‬ ‫فضای‬ ‫تحلیل‬
‫ه‬
‫مزرعه‬ ‫در‬ ‫محصوالت‬ ‫جاکننده‬
‫شریعتی‬ ‫ایمان‬ ‫سید‬
3
‫خانی‬ ‫آق‬ ‫محمدحسین‬ ،
2
*
‫گلزاریان‬ ‫محمودرضا‬ ،
1
‫علی‬ ،
‌
‫اکبری‬ ‫اکبر‬
0
:‫دریافت‬ ‫تاریخ‬
20
/
20
/
9911
‫تاریخ‬
:‫پذیرش‬
90
/
21
/
9911
‫چکیده‬
‫علی‬
‫روبات‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫روزافزون‬ ‫توسعه‬ ‫رغم‬
‫می‬ ‫محدود‬ ‫بسیار‬ ‫زراعی‬ ‫عملیات‬ ‫در‬ ‫ماهر‬ ‫مکانیکی‬ ‫بازوهای‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ،‫مختلف‬ ‫فرآیندهای‬ ‫در‬ ‫ها‬
‫باشدد‬
‫در‬
‫ا‬
‫ی‬
‫ن‬
‫مقاله‬
‫تحل‬
‫ی‬
‫ل‬
‫فضا‬
‫ی‬
‫کار‬
‫ی‬
‫و‬
‫س‬
‫ی‬
‫نمات‬
‫ی‬
‫ک‬
‫ی‬
‫ک‬
‫روبات‬
4
‫درجه‬
‫آزاد‬
‫ی‬
‫با‬
‫پ‬ ‫سه‬
‫ی‬
‫کربند‬
‫ی‬
‫برا‬ ‫متفاوت‬
‫ی‬
‫انجام‬
‫ی‬
‫ک‬
‫عمل‬
‫ی‬
‫ات‬
‫زراع‬
‫ی‬
‫در‬
‫محد‬
‫ی‬
‫ط‬
‫مزرعده‬
‫مدورد‬
‫بررس‬
‫ی‬
‫واقع‬
‫شده‬
‫است‬
‫روش‬ ‫براساس‬ ‫اولیه‬ ‫محاسبات‬
‫ندرم‬ ‫فضدای‬ ‫در‬ ‫آن‬ ‫سدینماتیک‬ ‫و‬ ‫شدده‬ ‫انجدام‬ ‫بدازو‬ ‫طراحی‬ ‫برای‬ )‫(هندسی‬ ‫تحلیلی‬ ‫های‬
‫افزارهدای‬
Solidworks
‫و‬
Matlab
‫شبیه‬ ‫آزمون‬ ‫دو‬ ‫قالب‬ ‫در‬ ‫متفاوت‬ ‫پیکربندی‬ ‫سه‬ ‫با‬
‫شده‬ ‫سازی‬
‫ف‬ ‫در‬ ‫حرکت‬ ‫مسیر‬ ‫تعریف‬ ‫است‬
‫و‬ ‫ابتدا‬ ‫نقاط‬ ‫براساس‬ ‫مفصلی‬ ‫ضای‬
‫چندجمله‬ ‫یک‬ ‫و‬ ‫مسیر‬ ‫انتهای‬
‫درجه‬ ‫ای‬
5
‫پذیرفت‬ ‫انجام‬
‫شاخص‬ ‫مقایسه‬ ‫با‬
‫چاالکی‬ ‫معیار‬ ‫و‬ ‫کاری‬ ‫فضای‬ ‫شاخص‬ ،‫نهایی‬ ‫مجری‬ ‫سرعت‬ ‫تحلیل‬ ‫مانند‬ ‫هایی‬
‫میان‬ ‫از‬ ‫مناسب‬ ‫پیکربندی‬
9
‫انتخاب‬ ‫این‬ ‫گردید‬ ‫انتخاب‬ ،‫بررسی‬ ‫مورد‬ ‫پیکربندی‬ ‫نوع‬
‫با‬
‫نت‬
‫ی‬
‫جه‬
‫تحق‬
‫ی‬
‫قات‬
‫ی‬
‫که‬
‫محقق‬
‫ی‬
‫ن‬
‫رو‬
‫ی‬
‫بهتر‬
‫ی‬
‫ن‬
‫مفصل‬ ‫سه‬ ‫ساختار‬
‫اول‬
‫روبات‬
‫مشهور‬
‫پ‬
‫ی‬
‫وما‬
‫انجام‬
‫داده‬
‫اند‬
‫بود‬ ‫سازگار‬ ،
‫واژه‬
:‫کلیدی‬ ‫های‬
‫چاالکی‬ ‫و‬ ‫کاری‬ ‫فضای‬ ‫شاخص‬ ،‫سینماتیکی‬ ‫تحلیل‬ ،‫کشاورزی‬ ‫در‬ ‫روبات‬ ‫بازوی‬
‫مقدمه‬
1
2
3
4
‫روبات‬
‫ها‬
‫برای‬
‫جابه‬
‫جدایی‬
‫مدواد‬
‫مختلدف‬
‫در‬
‫بخد‬
‫هدای‬
‫صدنعتی‬
‫مدت‬
‫ها‬
‫است‬
‫استفاده‬
‫می‬
‫اما‬ ‫شوند‬
‫طی‬
‫سال‬
‫های‬
‫اخیر‬
‫رشد‬
‫فناوری‬
‫های‬
‫روبات‬
‫ها‬
‫به‬
‫خصوص‬
‫سطح‬
‫هوشمندی‬
‫آ‬
‫ن‬
‫ها‬
‫ارتقدای‬
‫قابدل‬
‫مالحظده‬
‫ای‬
‫یافته‬
‫اسدت‬
‫روبدات‬ ‫یرفیدت‬ ‫از‬ ‫اسدتفاده‬ ‫راسدتا‬ ‫ایدن‬ ‫در‬
‫بخد‬ ‫در‬ ‫هدا‬
‫روزبه‬ ‫اثربخشی‬ ‫و‬ ‫کارایی‬ ‫افزای‬ ‫برای‬ ‫کشاورزی‬
‫افدزای‬ ‫حال‬ ‫در‬ ‫روز‬
‫در‬ ‫است‬
‫این‬
‫ارتباط‬
‫دانشمندان‬
‫و‬
‫محققان‬
‫زیادی‬
‫نمونه‬
‫های‬
‫مختلفی‬
‫از‬
‫روبات‬
‫ها‬
‫را‬
‫پیشنهاد‬
‫داده‬
‫و‬ ‫اند‬
‫از‬
‫آن‬
‫جا‬
‫که‬
‫روبات‬
‫ها‬
‫در‬
‫بخ‬
‫کشاورزی‬
‫با‬
‫متغیرهای‬
‫متعدد‬
‫محیطدی‬
‫مواجده‬
‫مدی‬
‫باشدند‬
‫لدزوم‬
‫مناسدب‬
‫سدازی‬
9
-
‫اه‬ ‫دانشد‬ ،‫کشداورزی‬ ‫دانشدکده‬ ،‫بیوسیستم‬ ‫مکانیک‬ ‫مهندسی‬ ‫دکترای‬ ‫دانشجوی‬
‫ایران‬ ،‫مشهد‬ ،‫مشهد‬ ‫فردوسی‬
0
-
‫فردوسدی‬ ‫اه‬ ‫دانشد‬ ،‫کشاورزی‬ ‫دانشکده‬ ،‫بیوسیستم‬ ‫مکانیک‬ ‫مهندسی‬ ‫گروه‬ ‫استاد‬
‫ایران‬ ،‫مشهد‬ ،‫مشهد‬
9
-
‫فردوسی‬ ‫اه‬ ‫دانش‬ ،‫کشاورزی‬ ‫دانشکده‬ ،‫بیوسیستم‬ ‫مکانیک‬ ‫مهندسی‬ ‫گروه‬ ‫دانشیار‬
‫ایران‬ ،‫مشهد‬ ،‫مشهد‬
4
-
،‫مشدهد‬ ‫فردوسدی‬ ‫اه‬ ‫دانشد‬ ،‫مهندسدی‬ ‫دانشکده‬ ،‫مکانیک‬ ‫مهندسی‬ ‫گروه‬ ‫دانشیار‬
‫ایران‬ ،‫مشهد‬
*(
-
:‫مسئول‬ ‫نویسنده‬
aghkhani@um.ac.ir
Email:
)
https://doi.org/10.22067/jam.2020.39236
‫پیکربندی‬
‫های‬
‫بازوهای‬
‫مکانیکی‬
‫بدرای‬
‫انجدام‬
‫عملیدات‬
‫کشداورزی‬
‫از‬
‫موضوعات‬
‫دارای‬
‫اولویت‬
‫بر‬ ‫است‬
‫اساس‬
‫دسته‬
‫بندی‬
‫های‬
‫انجام‬
‫شده‬
‫در‬
‫منابع‬
،‫روباتیک‬
‫فعالیدت‬ ‫بدا‬ ‫ارتبداط‬ ‫در‬ ‫اصلی‬ ‫گروه‬ ‫دو‬
‫کشداورزی‬ ‫هدای‬
‫شده‬ ‫تعریف‬
‫مداهر‬ ‫مکانیکی‬ ‫بازوهای‬ ‫از‬ ‫عبارتند‬ ‫که‬ ‫اند‬
5
‫روبدات‬ ‫و‬
‫هدای‬
‫چرخ‬ ‫سیار‬
‫دار‬
6
.
‫تجربیات‬
‫پژوهشی‬
‫محدودی‬
‫در‬
‫ایدن‬
‫بخد‬
‫در‬
‫داخدل‬
‫کشور‬
‫موجود‬
‫است‬
‫که‬
‫عمده‬
‫آن‬
‫ها‬
‫نیز‬
‫در‬
‫ارتباط‬
‫با‬
‫روبدات‬
‫هدای‬
‫سدیار‬
‫چرخ‬
‫دار‬
‫انجام‬
‫شده‬
‫و‬
‫عمال‬
‫یرفیت‬
‫استفاده‬
‫از‬
‫بازوهای‬
‫مکانیکی‬
‫مداهر‬
‫همچنان‬
‫اندک‬
‫شمار‬
‫است‬
‫البته‬
‫سیستم‬ ‫از‬ ‫استفاده‬
‫تصویر‬ ‫پردازش‬ ‫های‬
‫روبات‬ ‫در‬
‫می‬ ‫کشور‬ ‫داخل‬ ‫در‬ ‫پژوهشی‬ ‫کارهای‬ ‫نمونه‬ ‫دارای‬ ،‫ها‬
‫که‬ ‫باشد‬
‫می‬ ‫جمله‬ ‫آن‬ ‫از‬
‫دوریتم‬ ‫ال‬ ‫تدوان‬
‫برداشدت‬ ‫بدرای‬ ‫ماشدین‬ ‫بیندایی‬ ‫هدای‬
‫دلمه‬ ‫فلفل‬ ‫مانند‬ ‫محصوالتی‬
‫کرد‬ ‫اشاره‬ ‫ای‬
(
Moghimi, Aghkhani,
& Golzarian, 2015
‫)؛‬
‫و‬ ‫طراحدی‬ ‫زمینده‬ ‫در‬ ‫محققدین‬ ‫تجربیدات‬ ‫اما‬
‫روبات‬ ‫ساخت‬
‫کشاورزی‬ ‫های‬
‫از‬
‫دهه‬
02
‫میالدی‬
‫آغاز‬
‫شده‬
‫است‬
‫نمونه‬
‫و‬ ‫نقدل‬ ‫و‬ ‫حمدل‬ ‫بدرای‬ ‫ااپندی‬ ‫محققدین‬ ‫که‬ ‫است‬ ‫روباتی‬ ‫تجربیات‬ ‫این‬
‫جابه‬
‫م‬ ‫مزرعه‬ ‫در‬ ‫ین‬ ‫سن‬ ‫مواد‬ ‫و‬ ‫محصوالت‬ ‫جایی‬
،‫طدالبی‬ ،‫هندوانه‬ ‫انند‬
‫داده‬ ‫انجدام‬ ‫غیره‬ ‫و‬ ‫کلم‬
‫آن‬ ‫از‬ ‫اندد‬
‫برداشدت‬ ‫کده‬ ‫جدا‬
‫ایدن‬
‫محصدوالت‬
5- Manipulator robot
6- Wheeled Mobile Robots (WMR)
‫ماشين‬ ‫نشریه‬
‫کشاورزي‬ ‫هاي‬
https://jame.um.ac.ir

4. 201
‫ماشين‬ ‫نشریه‬
‫جلد‬ ،‫کشاورزي‬ ‫هاي‬
31
‫شماره‬ ،
2
‫تابستان‬ ،
3042
‫خسته‬
‫زمان‬ ‫و‬ ‫کننده‬
‫می‬ ‫بر‬
‫می‬ ‫بیشتری‬ ‫کار‬ ‫نیروی‬ ،‫باشند‬
‫آخدرین‬ ‫طلبدد‬
‫گدروه‬ ‫یدک‬ ‫توسدط‬ ‫مزرعده‬ ‫در‬ ‫ین‬ ‫سدن‬ ‫مدواد‬ ‫برداشدت‬ ‫روبدات‬ ‫نمونه‬
‫طراحدی‬ ‫موازی‬ ‫روبات‬ ‫ساختار‬ ‫یک‬ ‫با‬ ‫ااپن‬ ‫کیوتو‬ ‫اه‬ ‫دانش‬ ‫در‬ ‫تحقیقاتی‬
‫روبات‬ ‫این‬ ‫است‬ ‫شده‬ ‫ساخته‬ ‫و‬
4
‫به‬ ‫است‬ ‫قادر‬ ‫و‬ ‫دارد‬ ‫آزادی‬ ‫درجه‬
‫طور‬
‫مددت‬ ‫در‬ ‫را‬ ‫هندوانه‬ ‫هر‬ ‫متوسط‬
42
‫نمایدد‬ ‫برداشدت‬ ‫ثانیده‬
(Sakai &
Iida, 2000; Sakai, Iida, & Osuka, 2008; Sakai, Iida, &
Umeda, 2002)
‫آن‬ ‫از‬
‫که‬ ‫جا‬
‫روبات‬
‫کنترل‬ ‫شرایط‬ ‫در‬ ‫ها‬
‫عملکدرد‬ ‫شده‬
‫آن‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ،‫داشت‬ ‫خواهند‬ ‫بهتری‬
‫گلخانه‬ ‫در‬ ‫ها‬
‫متدداول‬ ‫ها‬
‫اسدت‬ ‫تدر‬
‫به‬
‫روبات‬ ‫نمونه‬ ‫عنوان‬
1
‫ساختاری‬ ‫با‬ ‫آزادی‬ ‫درجه‬
‫اضافی‬ ‫حرکت‬ ‫دارای‬
9
‫درختچه‬ ‫محصوالت‬ ‫برداشت‬ ‫برای‬
‫گلخانه‬ ‫در‬ ‫ای‬
،
‫نمونده‬
‫یدک‬
‫بدازو‬
‫بدا‬
‫جرج‬ ‫توسط‬ ‫که‬ ‫است‬ ‫باز‬ ‫سینماتکی‬ ‫زنجیره‬
‫بور‬
0
‫در‬
‫سدال‬
0290
‫ارائده‬
‫با‬ ‫روبات‬ ‫یک‬ ‫واقع‬ ‫در‬ ‫بازو‬ ‫این‬ ‫است‬ ‫شده‬
‫قابلیت‬
‫انجام‬
‫چندین‬
‫عملیات‬
‫مختلف‬
‫آن‬ ‫دلیل‬ ‫به‬ ‫روبات‬ ‫این‬ ‫است‬
‫درجه‬ ‫از‬ ‫آن‬ ‫آزادی‬ ‫درجه‬ ‫که‬
‫آزادی‬
‫مورد‬
‫نیاز‬
‫برای‬
‫انجام‬
‫کار‬
‫مدانور‬ ‫بود‬ ‫خواهد‬ ‫قادر‬ ،‫است‬ ‫بیشتر‬ ‫نظر‬ ‫مورد‬
‫داشدته‬ ‫مواندع‬ ‫از‬ ‫عبدور‬ ‫در‬ ‫باالیی‬ ‫بسیار‬
‫معدادالت‬ ‫حدل‬ ‫هرچندد‬ ‫باشدد‬
‫مشکل‬ ‫آن‬ ‫سینماتیکی‬
‫بدود‬ ‫خواهدد‬ ‫تدر‬
(
Baur & Pfaff, 2012
‫)؛‬
‫امدا‬
‫ساده‬ ‫ساختارهای‬
‫تر‬
‫مانند‬ ‫بازوها‬
‫روبات‬
‫فضداهای‬ ‫در‬ ‫نشداد‬ ‫کشدت‬ ‫های‬
‫گلخانه‬
‫می‬ ‫استفاده‬ ‫مورد‬ ‫هم‬ ‫ای‬
‫با‬ ‫بازوها‬ ‫این‬ ‫باشند‬
9
‫یا‬
4
‫آزادی‬ ‫درجه‬
‫روبات‬ ‫مشابه‬
‫مونتاا‬ ‫های‬
‫می‬ ‫صنعتی‬ ‫کار‬
‫جابه‬ ‫عملیات‬ ‫توانند‬
‫نشداها‬ ‫جایی‬
‫سینی‬ ‫در‬
‫بازوها‬ ‫مدل‬ ‫این‬ ‫معموال‬ ‫دهند‬ ‫انجام‬ ‫سرعت‬ ‫به‬ ‫را‬ ‫گلخانه‬ ‫های‬
‫روی‬
‫بسترهای‬
‫متحرک‬
‫نبوده‬
‫و‬
‫می‬ ‫مستقر‬ ‫ثابت‬ ‫محل‬ ‫یک‬ ‫در‬
‫و‬ ‫شدوند‬
‫سینی‬
‫آن‬ ‫مقابل‬ ‫از‬ ‫نشاد‬ ‫های‬
‫مدی‬ ‫عبدور‬ ‫هدا‬
( ‫کنندد‬
Belforte, 2006
)
‫نمو‬
‫نه‬
‫ر‬ ‫دی‬
‫روبات‬
‫برداشت‬
‫مرکبات‬
‫است‬
‫که‬
‫فرآیندد‬
‫طراحدی‬
‫و‬
‫نحدوه‬
‫انتخاب‬
‫پیکربندی‬
‫مناسب‬
‫آن‬
‫در‬
‫مقاله‬
‫ای‬
‫سال‬ ‫در‬
0222
‫کنفدران‬ ‫در‬
ASBAE
‫این‬ ‫در‬ ‫است‬ ‫گرفته‬ ‫قرار‬ ‫بررسی‬ ‫مورد‬
‫مقاله‬
‫شداخص‬
‫هدایی‬
‫به‬
‫نقاط‬ ‫مقادیر‬ ‫به‬ ‫توجه‬ ‫با‬ ‫پیکربندی‬ ‫نوع‬ ‫ماهرانه‬ ‫عملکرد‬ ‫ضوابط‬ ‫عنوان‬
‫ااکوبین‬ ‫ماتری‬ ‫تکین‬
‫مدی‬ ‫تعیدین‬
‫ایدن‬ ‫ندوع‬ ‫انتخداب‬ ‫از‬ ‫بعدد‬ ‫شدوند‬
‫می‬ ‫را‬ ‫دقت‬ ‫و‬ ‫بارگذاری‬ ،‫سرعت‬ ‫مانند‬ ‫ر‬ ‫دی‬ ‫فاکتورهای‬ ،‫پیکربندی‬
‫توان‬
‫ویژگی‬ ‫از‬
‫به‬ ‫نظر‬ ‫مورد‬ ‫کار‬ ‫نوع‬ ‫های‬
‫آورد‬ ‫دسدت‬
(
Sivaraman, 2007
)
‫این‬
‫مقاله‬ ‫در‬ ‫محقق‬
‫مکدانیکی‬ ‫بدازوی‬ ‫یدک‬ ‫طراحدی‬ ‫نحوه‬ ‫به‬ ‫ر‬ ‫دی‬ ‫ای‬
‫روبا‬
‫مددل‬ ‫از‬ ‫اسدتفاده‬ ‫بدا‬ ‫کشاورزی‬ ‫کاربردهای‬ ‫برای‬ ‫ت‬
‫سداختار‬ ‫سدازی‬
‫در‬ ‫سینماتیکی‬
Matlab
‫و‬
Robotect
‫اسدت‬ ‫پرداختده‬
(
Sivaraman,
2006
)
‫ده‬
‫د‬‫نمون‬
‫در‬
‫د‬ ‫دی‬
‫از‬
‫دن‬
‫د‬‫ای‬
‫دای‬
‫د‬‫بازوه‬
،‫دانیکی‬
‫د‬‫مک‬
‫دات‬
‫د‬‫روب‬
‫دت‬
‫د‬‫برداش‬
‫گوجه‬
‫ی‬ ‫فرن‬
‫است‬
‫این‬
‫نمونه‬
‫یک‬
‫بازوی‬
6
‫درجده‬
‫آزادی‬
‫و‬
‫مجهدز‬
‫بده‬
‫یک‬
‫سیستم‬
‫مجری‬
‫نهایی‬
‫مکشی‬
‫بود‬
‫و‬
‫در‬
‫سدال‬
0220
‫در‬
‫اه‬ ‫آزمایشد‬
‫تخصصی‬
‫سیستم‬
‫های‬
‫هوشمند‬
‫کشاورزی‬
‫اهی‬ ‫دانش‬
‫در‬
‫چدین‬
‫سداخته‬
‫شد‬
‫که‬
‫در‬
‫کنفرانسی‬
‫در‬
‫همان‬
‫سال‬
‫ارائه‬
‫گردید‬
(Li, Liu, Li, & Li,
2008; Monta, Kondo, & Ting, 1998)
.
‫روبات‬ ‫با‬ ‫رابطه‬ ‫در‬
‫های‬
1- Redundant
2- Joerg Baur
‫نمونه‬ ‫موازی‬
‫شده‬ ‫تعریف‬ ‫اهی‬ ‫آزمایش‬ ‫و‬ ‫علمی‬ ‫مراجع‬ ‫در‬ ‫مختلفی‬ ‫های‬
‫روبات‬ ‫است‬
‫زنجیدره‬ ‫دو‬ ‫حدداقل‬ ،‫ثابدت‬ ‫بخد‬ ‫یدک‬ ‫از‬ ‫مدوازی‬ ‫هدای‬
‫بده‬ ‫متحدرک‬ ‫صفحه‬ ‫یک‬ ‫و‬ ‫مستقل‬ ‫سینماتیکی‬
‫نهدایی‬ ‫مجدری‬ ‫عندوان‬
‫می‬ ‫تشکیل‬
‫زنجیره‬ ‫تعداد‬ ‫شوند‬
‫درجدات‬ ‫تعدداد‬ ‫برابدر‬ ‫سدینماتیکی‬ ‫های‬
‫خوا‬ ‫آزادی‬
‫روبات‬ ‫میان‬ ‫این‬ ‫در‬ ‫بود‬ ‫هد‬
‫در‬ ‫وسدیعی‬ ‫کداربرد‬ ‫کده‬ ‫دلتا‬ ‫های‬
‫بسته‬ ‫خطوط‬
‫جابه‬ ‫و‬ ‫بندی‬
‫بده‬ ‫دارندد‬ ‫مواد‬ ‫جایی‬
‫معرفدی‬ ‫خداص‬ ‫صدورت‬
‫شده‬
‫در‬ ‫اند‬
‫روبات‬ ‫ساختار‬ ‫کل‬
‫مناسدب‬ ‫کاربردهدایی‬ ‫بدرای‬ ‫موازی‬ ‫های‬
‫محدود‬ ‫کاری‬ ‫فضای‬ ‫در‬ ‫باال‬ ‫سرعت‬ ‫نیازمند‬ ‫که‬ ‫است‬
‫اسدت‬
(
Merlet,
2006
)
‫روش‬ ‫و‬ ‫مواد‬
‫ها‬
‫محیط‬ ‫در‬ ‫زراعی‬ ‫عملیات‬ ‫از‬ ‫بخشی‬ ‫انجام‬ ‫برای‬ ‫مقاله‬ ‫این‬
،‫مزرعده‬
‫یک‬
‫بازوی‬
‫مکانیکی‬
‫ماهر‬
‫که‬
‫هیچ‬
‫حلقه‬
‫بسته‬
‫ای‬
‫در‬
‫آن‬
‫وجود‬
‫نددارد‬
‫و‬
‫یک‬
‫زنجیره‬
‫سینماتیکی‬
‫باز‬
‫با‬
4
‫درجه‬
‫آزادی‬
‫است‬
‫را‬
‫پیشنهاد‬
‫می‬
‫نماید‬
‫و‬
‫به‬
‫بررسی‬
‫فضای‬
‫کاری‬
‫پیکربنددی‬ ‫ندوع‬ ‫سده‬ ‫سدینماتیکی‬ ‫تحلیل‬ ‫و‬
‫می‬ ‫مشابه‬
‫مدل‬ ‫با‬ ‫ادامه‬ ‫در‬ ‫پردازد‬
‫قالدب‬ ‫در‬ ‫سینماتیکی‬ ‫سازی‬
0
‫آزمدون‬
‫نرم‬ ‫محیط‬ ‫در‬
،‫متلب‬ ‫افزار‬
‫پیکربندی‬
‫منتخب‬
‫ارائه‬
‫می‬
‫گردد‬
‫این‬
‫بدازوی‬
‫مکانیکی‬
‫با‬
‫طراحی‬
‫و‬
‫نصب‬
‫مجری‬
‫نهایی‬
‫های‬
‫گوناگون‬
‫قادر‬
‫به‬
‫انجدام‬
‫کارهای‬
‫مختلفی‬
‫است‬
‫آن‬ ‫و‬
‫بدارگیری‬ ‫است‬ ‫نظر‬ ‫مورد‬ ‫پرواه‬ ‫این‬ ‫در‬ ‫چه‬
‫تخلیه‬ ‫و‬
‫به‬ ‫مزرعه‬ ‫در‬ ‫محصوالت‬ ‫و‬ ‫مواد‬
‫برای‬ ‫کمکی‬ ‫نیروی‬ ‫یک‬ ‫عنوان‬
‫است‬ ‫کشاورز‬
‫ماهر‬ ‫مکانیکی‬ ‫بازوی‬ ‫وظیفه‬ ‫یا‬ ‫کار‬ ‫نوع‬
‫ندوع‬ ‫بایدد‬ ‫اول‬ ‫گام‬ ‫در‬ ‫مکانیکی‬ ‫بازوی‬ ‫یک‬ ‫تحلیل‬ ‫و‬ ‫طراحی‬ ‫برای‬
‫وییفه‬ ‫و‬ ‫کار‬
‫ایدن‬ ‫در‬ ‫گدردد‬ ‫مشخص‬ ‫دهد‬ ‫انجام‬ ‫بازو‬ ‫است‬ ‫قرار‬ ‫که‬ ‫ای‬
‫مسئله‬
‫بسته‬ ‫حاوی‬ ‫تریلری‬ ‫است‬ ‫قرار‬
‫های‬
‫علو‬
‫فه‬
‫را‬
‫در‬
‫مکدانی‬
‫مناسدب‬
‫قابلیدت‬ ‫کده‬ ‫هوشدمند‬ ‫مکدانیکی‬ ‫بدازوی‬ ‫یک‬ ‫گردد‬ ‫بارگیری‬ ‫یا‬ ‫تخلیه‬
‫می‬ ‫دارد‬ ‫تراکتور‬ ‫به‬ ‫اتصال‬
‫بددون‬ ‫زمان‬ ‫کمترین‬ ‫در‬ ‫را‬ ‫عملیات‬ ‫این‬ ‫تواند‬
‫نیدروی‬ ‫نیازمندد‬ ‫عملیدات‬ ‫ایدن‬ ‫رساند‬ ‫انجام‬ ‫به‬ ‫کارگری‬ ‫نیروی‬ ‫دخالت‬
‫و‬ ‫کارگری‬
‫صرف‬
‫انرای‬
‫زیاد‬
‫شدده‬ ‫تعریدف‬ ‫مسدئله‬ ‫در‬ ‫است‬
‫کدارگران‬
‫جعبه‬ ‫که‬ ‫هستند‬ ‫این‬ ‫نیازمند‬
‫های‬
92
‫فاصله‬ ‫یک‬ ‫در‬ ‫را‬ ‫کیلوگرمی‬
9
‫تدا‬
4
‫ارتفاع‬ ‫در‬ ‫متر‬
9
‫تا‬
0
‫جابه‬ ‫متر‬
‫گشدتاور‬ ‫بده‬ ‫موضدوع‬ ‫ایدن‬ ‫و‬ ‫نمایند‬ ‫جا‬
‫تشدخیص‬ ‫شدامل‬ ‫عملیدات‬ ‫این‬ ‫فرآیند‬ ‫داشت‬ ‫خواهد‬ ‫نیاز‬ ‫زیاد‬ ‫مفصلی‬
‫ادامه‬ ‫در‬ ‫و‬ ‫هدف‬ ‫روی‬ ‫در‬ ‫نهایی‬ ‫مجری‬ ‫قرارگیری‬ ‫برای‬ ‫هدف‬ ‫موقعیت‬
‫محاسبه‬
‫جهت‬
‫بدود‬ ‫خواهدد‬ ‫محصدول‬ ‫برداشدتن‬ ‫برای‬ ‫نیاز‬ ‫مورد‬ ‫گیری‬
‫اهداف‬
‫براسداس‬ ‫مکعدب‬ ‫حجم‬ ‫چند‬ ‫از‬ ‫متشکل‬ ‫پرواه‬ ‫این‬ ‫در‬ ‫نظر‬ ‫مورد‬
‫شکل‬ ‫ابعاد‬
9
‫است‬

5. ،‫همکاران‬ ‫و‬ ‫شریعتی‬
‫جاب‬ ‫روبات‬ ‫بازوي‬ ‫سينماتيک‬ ‫و‬ ‫کاري‬ ‫فضاي‬ ‫تحليل‬
‫ه‬
‫مزرعه‬ ‫در‬ ‫محصوالت‬ ‫جاکننده‬
201
‫شکل‬
1
-
‫نمونه‬
‫بسته‬
‫ها‬
‫با‬
‫وزن‬
‫تقریبی‬
92
‫کیلوگرم‬
‫و‬
‫ابعاد‬
92
*
42
*
05
Fig.1. Sample packages Boxes with approximate weight of 10 kg and 30*40*25 cm
‫از‬
‫آن‬
‫جا‬
‫که‬
‫فضای‬
‫کاری‬
‫مورد‬
‫نیاز‬
‫روبات‬
‫وابسته‬
‫به‬
‫مقیاس‬
‫کاری‬
‫است‬
‫که‬
‫باید‬
‫انجام‬
،‫شود‬
‫شدکل‬ ‫قالدب‬ ‫در‬ ‫روبات‬ ‫عملیات‬ ‫فضای‬ ‫لذا‬
0
‫است‬ ‫شده‬ ‫مدل‬
40
‫علوفه‬ ‫بسته‬
‫شده‬ ‫انتخاب‬
‫ردیدف‬ ‫چهدار‬ ‫در‬ ‫کده‬ ‫اندد‬
‫سه‬
‫به‬ ‫تایی‬
‫قدرار‬ )‫تصدویر‬ ‫چدص‬ ‫(سدمت‬ ‫مبددا‬ ‫موقعیت‬ ‫در‬ ‫منظم‬ ‫صورت‬
‫بسته‬ ‫این‬ ‫نظر‬ ‫مورد‬ ‫روبات‬ ‫است‬ ‫قرار‬ ‫و‬ ‫اند‬ ‫گرفته‬
‫تدک‬ ‫بده‬ ‫تدک‬ ‫را‬ ‫هدا‬
‫(سدمت‬ )‫بدار‬ ‫انتقدال‬ ‫وسدیله‬ ‫هدر‬ ‫یا‬ ‫(تریلر‬ ‫هدف‬ ‫موقعیت‬ ‫به‬ ‫و‬ ‫برداشته‬
‫نمایدد‬ ‫منتقدل‬ ‫منظم‬ ‫صورت‬ ‫همان‬ ‫به‬ )‫تصویر‬ ‫راست‬
‫مدنظم‬ ‫چیددمان‬
‫بسته‬
‫به‬ ‫ها‬
‫است‬ ‫این‬ ‫واسطه‬
‫بررسدی‬ ‫صدرفا‬ ‫پدرواه‬ ‫از‬ ‫مرحله‬ ‫این‬ ‫در‬ ‫که‬
‫بدود‬ ‫نظدر‬ ‫مورد‬ ‫کاری‬ ‫فضای‬ ‫حداقل‬ ‫در‬ ‫بازو‬ ‫سینماتیک‬
‫شدروع‬ ‫بدرای‬
‫تراکتدور‬ ‫مالبندد‬ ‫بده‬ ‫متصل‬ ‫سکویی‬ ‫روی‬ ‫بر‬ ‫روبات‬ ‫اصلی‬ ‫پایه‬ ،‫عملیات‬
‫می‬ ‫تثبیت‬ ‫زمین‬ ‫روی‬ ‫و‬ ‫گرفته‬ ‫قرار‬
‫شود‬
‫شکل‬
2
-
‫پی‬ ‫کاری‬ ‫فضای‬
‫بینی‬
‫عملیات‬ ‫برای‬ ‫شده‬
Fig.2. Predicted workspace for operation
‫طراحی‬
‫تحلیل‬ ‫و‬
‫سینماتیکی‬ ‫مدل‬
‫مجموعه‬ ‫مکانیکی‬ ‫بازوهای‬
‫اتصالت‬ ‫از‬ ‫ای‬
9
‫هستند‬
‫کمدک‬ ‫بده‬ ‫که‬
1- Links
‫شده‬ ‫متصل‬ ‫هم‬ ‫به‬ ‫مفاصل‬
‫می‬ ‫را‬ ‫بازوها‬ ‫این‬ ‫اند‬
‫دسته‬ ‫یک‬ ‫در‬ ‫توان‬
‫بندی‬
‫تقسیم‬ ‫گروه‬ ‫دو‬ ‫به‬ ‫کلی‬
‫نمود‬
:
‫سری‬ ‫بازوهای‬
0
‫بسدته‬ ‫حلقده‬ ‫هیچ‬ ‫که‬
‫ای‬
‫آن‬ ‫در‬
‫فضدای‬ ‫هسدتند‬ ‫بداز‬ ‫سدینماتیکی‬ ‫زنجیدره‬ ‫یک‬ ‫و‬ ‫ندارد‬ ‫وجود‬ ‫ها‬
2- Serial Manipulator

6. 201
‫ماشين‬ ‫نشریه‬
‫جلد‬ ،‫کشاورزي‬ ‫هاي‬
31
‫شماره‬ ،
2
‫تابستان‬ ،
3042
‫تنوع‬ ،‫زیاد‬ ‫کاری‬
‫باال‬
‫در‬
‫انجام‬
‫کار‬
‫و‬
‫دارندد‬ ‫کمدی‬ ‫بدار‬ ‫حمدل‬ ‫یرفیدت‬
‫موازی‬ ‫بازوهای‬
9
‫بده‬ ‫قدادر‬ ‫و‬ ‫هسدتند‬ ‫بسدته‬ ‫سدینماتیکی‬ ‫زنجیدره‬ ‫یک‬
‫می‬ ‫دقیق‬ ‫و‬ ‫سریع‬ ‫حرکات‬
‫بی‬ ‫آشنایی‬ ‫برای‬ ‫باشند‬
‫می‬ ‫شتر‬
‫مراجع‬ ‫به‬ ‫توان‬
‫نمدود‬ ‫مراجعده‬ ‫مربوطه‬
(
Merlet, 2006
)
.
‫مفصدل‬
‫صدورت‬ ‫دو‬ ‫بده‬ ‫هدا‬
‫لغزشی‬ ‫مفاصل‬
(
‫حرکت‬
‫خطی‬
)
‫چرخشی‬ ‫مفاصل‬ ‫و‬
0
(
‫حرکت‬
‫دورانی‬
)
‫در‬
‫ب‬ ‫بازو‬ ‫یک‬
‫ه‬
‫می‬ ‫گرفته‬ ‫کار‬
‫بدیهی‬ ‫شوند‬
‫است‬
‫پیکر‬
‫خواهدد‬ ‫مناسب‬ ‫بندی‬
‫در‬ ‫بتواند‬ ‫که‬ ‫بود‬
‫فضای‬
‫کاری‬
‫تعریف‬
‫شده‬
‫کار‬
‫مورد‬
‫نظر‬
‫را‬
‫بده‬
‫درسدتی‬
‫مکانیزم‬ ‫میان‬ ‫از‬ ‫دهد‬ ‫انجام‬
‫آزادی‬ ‫درجده‬ ‫چهار‬ ‫با‬ ‫طرحی‬ ،‫مختلف‬ ‫های‬
( ‫شد‬ ‫انتخاب‬ ‫مکانیکی‬ ‫بازوی‬ ‫برای‬ ‫دورانی‬
RRRR
‫کدار‬ ‫شدروع‬ ‫برای‬ )
‫موقعیت‬
‫سد‬ ‫و‬ ‫نهدایی‬ ‫مجری‬
‫جهدت‬
‫معادلده‬ ‫کمدک‬ ‫بده‬ ‫آن‬ ‫گیدری‬
‫سریال‬ ‫ساختار‬ ‫شامل‬ ‫بازو‬ ‫این‬ ‫گردید‬ ‫بررسی‬ ‫روبات‬ ‫مستقیم‬ ‫سینماتیک‬
‫با‬
4
‫و‬ ‫اصلی‬ ‫رابط‬
4
‫مفصل‬
‫چر‬
‫بده‬ ‫ر‬ ‫دی‬ ‫عبارت‬ ‫به‬ ‫است‬ ‫خشی‬
‫عندوان‬
‫پی‬
‫پیکربندی‬ ‫یک‬ ‫اولیه‬ ‫فرض‬
4
‫کده‬ ،‫داشدت‬ ‫خدواهیم‬ ‫آزادی‬ ‫درجده‬
‫فضدای‬ ‫توصدیف‬ ‫بدرای‬ ‫دارد‬ ‫آزادی‬ ‫درجه‬ ‫یک‬ ‫صرفا‬ ‫مفاصل‬ ‫از‬ ‫هریک‬
‫مختصدات‬ ‫اه‬ ‫دسدت‬ ‫یدک‬ ‫مفاصدل‬ ‫از‬ ‫یک‬ ‫هر‬ ‫در‬ ،‫نهایی‬ ‫مجری‬ ‫کاری‬
‫پی‬
‫بینی‬
‫ماتری‬ ‫کمک‬ ‫به‬ ‫و‬ ‫شده‬
‫تب‬ ‫های‬
‫نهایی‬ ‫مجری‬ ‫مختصات‬ ،‫دیل‬
‫سدینماتیکی‬ ‫معادالت‬ ‫گردید‬ ‫منتقل‬ ‫مرجع‬ ‫مختصات‬ ‫اه‬ ‫دست‬ ‫فضای‬ ‫به‬
‫شد‬ ‫حل‬ ‫نظر‬ ‫مورد‬ ‫پیکربندی‬ ‫هندسی‬ ‫ساختار‬ ‫اساس‬ ‫بر‬ ‫نیز‬ ‫آن‬ ‫بر‬ ‫حاکم‬
(
‫شکل‬
9
)
‫مستقیم‬ ‫سینماتیک‬ ‫معادالت‬
‫در‬
‫بازوهای‬
‫مکانیکی‬
‫روبات‬
‫برای‬
‫رسیدن‬
‫بده‬
‫نقطده‬
،‫هددف‬
‫سده‬
‫درجه‬
‫آزادی‬
‫برای‬
‫موقعیت‬
‫و‬
‫سه‬
‫درجه‬
‫آزادی‬
‫برای‬
‫جهت‬
‫گیری‬
‫مطدر‬
‫است‬
‫در‬
‫این‬
‫پرواه‬
‫مجری‬
‫نهایی‬
‫بازو‬
‫با‬
‫سه‬
‫درجده‬
‫آزادی‬
‫در‬
‫موقعیدت‬
‫هدف‬
‫قرار‬
‫می‬
‫گیرد‬
‫و‬
‫با‬
‫یک‬
‫جهت‬
‫گیری‬
‫امکان‬
‫فعدال‬
‫شددن‬
‫دک‬ ‫چن‬
9
‫برای‬
‫گرفتن‬
‫بسته‬
‫فراهم‬
‫می‬
‫گردد‬
‫و‬
‫با‬
‫توجه‬
‫به‬
‫مکانیزم‬
‫تطبیق‬
‫ثقلی‬
‫و‬
‫نحوه‬
‫عملکرد‬
‫نفوذی‬
‫ک‬ ‫چن‬
‫برای‬
‫برداشدتن‬
‫بسدته‬
،‫علوفده‬
‫دو‬
‫درجده‬
‫آزادی‬
‫ر‬ ‫دی‬
‫که‬
‫برای‬
‫تکمیل‬
‫جهدت‬
‫گیدری‬
‫گدرفتن‬
،‫بسدته‬
‫مدورد‬
‫نیداز‬
‫خواهد‬
‫بود‬
‫مرتفع‬
‫می‬
‫گردد‬
‫معادلده‬
‫سدینماتیک‬
‫مسدتقیم‬
‫بدرای‬
‫انتقدال‬
‫مختصات‬
‫مجری‬
‫نهایی‬
‫به‬
‫اه‬ ‫دست‬
‫مرجع‬
‫تعریف‬
‫می‬
‫شدود‬
‫بدرای‬
‫حدل‬
‫این‬
‫معادله‬
‫نیازمند‬
‫تعریف‬
6
‫پارامتر‬
‫برای‬
‫هریدک‬
‫از‬
‫مفاصدل‬
‫خدواهیم‬
‫بود‬
‫اما‬
‫با‬
‫استفاده‬
‫از‬
‫ماتری‬
‫تبددیل‬
‫دیناویدت‬
‫هدارتنبر‬
(
D-H
)
4
‫بدا‬
‫کمک‬
4
‫پارامتر‬
‫این‬
‫تبدیل‬
‫به‬
‫صورت‬
‫ساده‬
‫تری‬
‫حل‬
‫شد‬
‫فرمول‬
‫تبددیل‬
‫طبق‬
‫ماتری‬
‫رابطه‬
(
9
‫خواهد‬ )
‫بود‬
‫ماتری‬
‫سدینماتیک‬ ‫تبددیل‬ ‫هدای‬
‫در‬ ‫بازو‬ ‫مفاصل‬ ‫از‬ ‫هریک‬ ‫برای‬ ‫مستقیم‬
9
‫طبق‬ ‫آزمون‬ ‫مورد‬ ‫پیکربندی‬
‫جدول‬ ‫پارامترهای‬
9
‫از‬ ‫نیدز‬ ‫نهدایی‬ ‫تبدیل‬ ‫ماتری‬ ‫است‬ ‫شده‬ ‫محاسبه‬
‫ماتری‬ ‫این‬ ‫ضرب‬
( ‫رابطه‬ ‫طبق‬ ‫ها‬
0
( ‫و‬ )
9
‫به‬ )
‫بدرای‬ ‫است‬ ‫آمده‬ ‫دست‬
1- Parallel Manipulator
2- Revolute Joint and Prismatic Joint
3- Gripper
4- Denavit–Hartenberg transformation matrix
‫این‬ ‫انتخاب‬
9
‫اصول‬ ‫رعایت‬ ،‫پیکربندی‬
‫هدارتنبر‬ ‫دیناویت‬
‫شدرایط‬ ‫و‬
‫اسدت‬ ‫شدده‬ ‫گرفتده‬ ‫نظدر‬ ‫در‬ ‫تراکتدور‬ ‫انتهدای‬ ‫در‬ ‫روبات‬ ‫بازوی‬ ‫استقرار‬
(
Spong, Hutchinson, & Vidyasagar, 2004
)
.
‫مفصل‬ ‫توالی‬ ‫اساس‬ ‫براین‬
‫بدین‬ ‫زاویده‬ ‫و‬ ‫بوده‬ ‫مشابه‬ ‫چرخشی‬ ‫های‬
‫آن‬ ‫بدود‬ ‫خواهد‬ ‫تغییر‬ ‫بدون‬ ‫نیز‬ ‫چرخ‬ ‫محورهای‬
‫بخد‬ ‫ایدن‬ ‫در‬ ‫چده‬
‫تمایز‬ ‫برای‬
‫رابط‬ ‫طول‬ ‫است‬ ‫شده‬ ‫لحاظ‬ ‫پیکربندی‬ ‫سه‬ ‫این‬ ‫بین‬
‫است‬ ‫ها‬
‫در‬
‫رابطه‬
(
9
)
‫پارامترهای‬
p
‫پارامترهدای‬ ‫و‬ ‫نهایی‬ ‫مجری‬ ‫موقعیت‬ ،
r
‫در‬
‫می‬ ‫نشان‬ ‫را‬ ‫نهایی‬ ‫مجری‬ ‫به‬ ‫متصل‬ ‫اه‬ ‫دست‬ ‫چرخ‬ ،‫سوم‬ ‫ستون‬
‫دهدد‬
(
Gan, Yu, He, Wang, & Sun, 2014
.)
‫موقعیت‬ ‫که‬ ‫نهایی‬ ‫تبدیل‬ ‫ماتری‬
‫را‬ ‫نهدایی‬ ‫مجری‬ ‫انتهای‬ ‫مکانی‬
‫می‬ ‫نشان‬ ‫نظر‬ ‫مورد‬ ‫پیکربندی‬ ‫سه‬ ‫برای‬
‫مفصلی‬ ‫متغیرهای‬ ‫ازای‬ ‫به‬ ‫دهد‬
‫پیکربندی‬ ‫از‬ ‫هریک‬ ‫که‬ ‫نهایی‬ ‫مجری‬
‫داشت‬ ‫خواهند‬ ‫مقصد‬ ‫نقطه‬ ‫در‬ ‫ها‬
( ‫رابطه‬ ‫از‬
4
‫به‬ )
‫در‬ ‫نهدایی‬ ‫مجدری‬ ‫مختصدات‬ ‫آمد‬ ‫خواهد‬ ‫دست‬
‫ابتددا‬
‫و‬
‫انتهای‬
‫مسیر‬
‫به‬
‫ترتیب‬
‫مقدادیر‬ ‫بدا‬ ‫برابر‬
P1= [1.25 -2.16 0.86]
،
P2 = [ ]
‫بود‬ ‫خواهد‬
‫شبیه‬
‫نرم‬ ‫در‬ ‫سازی‬
‫متلب‬ ‫افزار‬
‫ندرم‬ ‫در‬ ‫آزمون‬ ‫دو‬ ،‫پیکربندی‬ ‫سه‬ ‫این‬ ‫آزمون‬ ‫و‬ ‫مقایسه‬ ‫برای‬
‫افدزار‬
‫شبیه‬ ‫متلب‬
‫پیکربندی‬ ‫از‬ ‫هرکدام‬ ،‫آزمون‬ ‫دو‬ ‫هر‬ ‫در‬ ‫است‬ ‫شده‬ ‫سازی‬
‫هدا‬
‫نقطده‬ ‫بده‬ ‫مبدداد‬ ‫نقطده‬ ‫از‬ ‫را‬ ‫مسدیری‬ ‫مفصلی‬ ‫متغیر‬ ‫یکسری‬ ‫براساس‬
‫یدک‬ ‫با‬ ‫مسیر‬ ‫دوم‬ ‫آزمون‬ ‫در‬ ‫که‬ ‫تفاوت‬ ‫این‬ ‫با‬ ‫نمود‬ ‫خواهند‬ ‫طی‬ ‫مقصد‬
‫به‬ ‫درخت‬ ‫توده‬
‫روبه‬ ‫مانع‬ ‫عنوان‬
‫دوم‬ ‫نقطه‬ ‫و‬ ‫اول‬ ‫نقطه‬ ‫موقعیت‬ ‫است‬ ‫رو‬
‫اسدت‬ ‫یکسدان‬ ‫قبل‬ ‫مرحله‬ ‫در‬ ‫شده‬ ‫محاسبه‬ ‫مختصات‬ ‫با‬ ‫متر‬ ‫حسب‬ ‫بر‬
‫نشدان‬ ‫را‬ ‫شدده‬ ‫انجدام‬ ‫سدینماتیک‬ ‫معدادالت‬ ‫و‬ ‫محاسدبات‬ ‫صدحت‬ ‫که‬
‫می‬
‫نمونه‬ ‫دهد‬
‫این‬
‫صحت‬
‫سنج‬
‫ی‬
‫ها‬
‫در‬
‫می‬ ‫دیده‬ ‫هم‬ ‫مقاالت‬ ‫سایر‬
‫شدود‬
(Li et al., 2008)
.
‫مدل‬ ‫برای‬
‫روش‬ ‫براساس‬ ‫بازو‬ ‫حرکت‬ ‫مسیر‬ ،‫متلب‬ ‫محیط‬ ‫در‬ ‫سازی‬
‫مفصدلی‬ ‫متغیرهدای‬ ‫بدا‬ ‫مفدروض‬ ‫نقطده‬ ‫دو‬ ‫بدین‬ ،‫مفصدلی‬ ‫فضدای‬
q1
‫و‬ )‫محصول‬ ‫اولیه‬ ‫موقعیت‬ ‫مفصلی‬ ‫(متغیرهای‬
q2
‫(موقعیت‬
)‫هددف‬ ‫های‬
‫درجده‬ ‫تابع‬ ‫یک‬ ‫طبق‬ ‫کاری‬ ‫فضای‬ ‫در‬
5
q(t)
‫زمدانی‬ ‫بدازه‬ ‫یدک‬ ‫در‬ ،
4
‫گام‬ ‫با‬ ‫و‬ ‫ثانیه‬
‫زمانی‬ ‫های‬
9
/
2
‫با‬ ‫ثانیه‬
49
‫برای‬ ‫مقدار‬
q
‫به‬
‫و‬ ‫آمدد‬ ‫دست‬
‫شبیه‬
‫و‬ ‫سدرعت‬ ‫بودن‬ ‫صفر‬ ‫فرض‬ ‫با‬ ‫اول‬ ‫آزمون‬ ‫در‬ ‫تابع‬ ‫این‬ ‫شد‬ ‫سازی‬
‫به‬ ‫مسیر‬ ‫انتهای‬ ‫و‬ ‫ابتدا‬ ‫نقاط‬ ‫در‬ ‫نهایی‬ ‫مجری‬ ‫شتاب‬
‫آمدده‬ ‫دست‬
‫اسدت‬
‫(شدددکل‬
4
)
(
Korayem, Ahmadi, Jaafari, Jamali, &
Kiomarsi, 2008
)
.
‫انجدام‬ ‫را‬ ‫اول‬ ‫آزمدون‬ ‫عملیدات‬ ‫همان‬ ‫نهایی‬ ‫مجری‬ ‫دوم‬ ‫آزمون‬ ‫در‬
‫پی‬ ‫مانع‬ ‫از‬ ‫باید‬ ‫که‬ ‫تفاوت‬ ‫این‬ ‫با‬ ‫داد‬
‫می‬ ‫عبور‬ ‫مسیر‬ ‫در‬ ‫شده‬ ‫بینی‬
‫کرد‬
‫توده‬ ‫مانع‬ ‫این‬
‫شاخه‬ ‫از‬ ‫ای‬
‫که‬ ‫بود‬ ‫درخت‬ ‫های‬
‫تحدت‬ ‫فضدای‬ ‫مختصات‬
‫آن‬ ‫پوش‬
‫در‬ ‫روبدات‬ ‫اصلی‬ ‫پایه‬ ‫به‬ ‫متصل‬ ‫دوربین‬ ‫بازخورد‬ ‫براساس‬ ‫ها‬
‫مدانع‬ ‫ایدن‬ ‫از‬ ‫عبدور‬ ‫بدرای‬ ‫بود‬ ‫شده‬ ‫مشخص‬ ‫مرجع‬ ‫مختصات‬ ‫اه‬ ‫دست‬
‫شد‬ ‫استفاده‬ ‫بینابینی‬ ‫نقاط‬ ‫از‬ ‫مفصلی‬ ‫روش‬ ‫براساس‬

7. ،‫همکاران‬ ‫و‬ ‫شریعتی‬
‫جاب‬ ‫روبات‬ ‫بازوي‬ ‫سينماتيک‬ ‫و‬ ‫کاري‬ ‫فضاي‬ ‫تحليل‬
‫ه‬
‫مزرعه‬ ‫در‬ ‫محصوالت‬ ‫جاکننده‬
201
‫شکل‬
3
-
‫اصلی‬ ‫پیکربندی‬ ‫ساختار‬
Fig.3. Main selected configuration
[
α (α)
α (α)
α α
]
(
9
)
(
0
)
[ ] (
9
)
(
4
)
[ ]
X3
Y3
X2
Y2
Y1
X1
Z1
Z0
X0
Y0
Z2
Z3
Y4
Z4
X4

8. 201
‫ماشين‬ ‫نشریه‬
‫جلد‬ ،‫کشاورزي‬ ‫هاي‬
31
‫شماره‬ ،
2
‫تابستان‬ ،
3042
‫جدول‬
1
-
‫پیکربندی‬ ‫برای‬ ‫هارتنبر‬ ‫دیناویت‬ ‫پارامترهای‬
‫انتخاب‬ ‫های‬
‫روبات‬ ‫بازوی‬ ‫شده‬
Table 1- Denavit-Hartenberg Parameters for robot configurations
Type 1
Range
Joint angle
θ (deg)
Twist angle
α (deg)
Link offset
D(m)
Link length
a (m)
Link (i)
(-90)-90
θ1
90
0.5
0
1
0-90
θ2
0
0
2
2
0-180
θ3
0
0
1
3
0-180
θ4
0
0
0.5
4
Type 2
Range
Joint angle
θ (deg)
Twist angle
α (deg)
Link offset
D(m)
Link length
a (m)
Link (i)
(-90)-90
θ1
90
0.5
0
1
0-90
θ2
0
0
1
2
0-180
θ3
0
0
2
3
0-180
θ4
0
0
0.5
4
Type 3
Range
Joint angle
θ (deg)
Twist angle
α (deg)
Link offset
D(m)
Link length
a (m)
Link (i)
(-90)-90
θ1
90
1
0
1
0-90
θ2
0
0
1
2
0-180
θ3
0
0
1
3
0-180
θ4
0
0
0.5
4
‫جدول‬
2
-
‫آن‬ ‫مفصلی‬ ‫متغیرهای‬ ‫مقادیر‬ ‫و‬ ‫مسیر‬ ‫اصلی‬ ‫نقاط‬ ‫مختصات‬
‫پیکربندی‬ ‫برای‬ ‫آزمون‬ ‫دو‬ ‫هر‬ ‫در‬ ‫ها‬
‫روبات‬ ‫بازوی‬ ‫شده‬ ‫انتخاب‬ ‫های‬
Table 2- Main Point Poses of Path and Joint Variables for robot configurations
‫نقطه‬
‫مبداء‬
Start Point
‫نقطه‬
‫مقصد‬
Target Point
‫نقطه‬
‫میانی‬
Middle point
‫مختصات‬
Coordinates(m)
[1.25 -2.165 0.866 ]
[2.031 0.021 0.98 ]
[0.866 1.5 2 ]
‫دوم‬ ‫آزمون‬ ‫و‬ ‫اول‬ ‫آزمون‬
Test 1 / 2
‫دوم‬ ‫آزمون‬
Test 2
‫مفصلی‬ ‫متغیرهای‬
Joint Variables
[-1.05 0.67 -π/3 -1.21]
[1.04 1.326 -1.3 -1.09]
[0.026 0.83 -1.39 -1.34]
‫پیکربندی‬
‫نوع‬
‫اول‬
Config.type 1
[-π/3 π/3 -π/3 -π/2]
[π/3 π/2 -π/3 -2π/3]
[0 1.57 -1.58 -1.497]
‫پیکربندی‬
‫نوع‬
‫دوم‬
Config.type 2
[-1.05 0.06 -0.188 0]
[π/3 1.25 -0.97 -0.712]
[0.01 0.738 -1.097 0.397]
‫پیکربندی‬
‫نوع‬
‫سوم‬
Config.type 3
‫پی‬ ‫موانع‬ ‫توده‬ ‫نزدیکی‬ ‫در‬ ‫بینابینی‬ ‫نقطه‬ ‫یک‬ ‫آزمون‬ ‫این‬ ‫در‬
‫بینی‬
‫مسیر‬ ‫معادله‬ ‫و‬ ‫نبوده‬ ‫صفر‬ ‫آن‬ ‫در‬ ‫نهایی‬ ‫مجری‬ ‫شتاب‬ ‫و‬ ‫سرعت‬ ‫که‬ ‫شد‬
‫براسداس‬ ‫روبدات‬ ‫بازوی‬ ‫حرکت‬ ‫مسیر‬ ‫گردید‬ ‫محاسبه‬ ‫اساس‬ ‫همین‬ ‫بر‬
‫شکل‬ ‫در‬ ‫آزمون‬ ‫این‬ ‫در‬ ‫اول‬ ‫نوع‬ ‫پیکربندی‬
5
‫به‬
‫عنوان‬
‫داده‬ ‫نشان‬ ‫نمونه‬
‫جدول‬ ‫است‬ ‫شده‬
0
‫پیکربنددی‬ ‫مفصدلی‬ ‫متغیرهای‬ ‫مقادیر‬
‫دو‬ ‫در‬ ‫را‬ ‫هدا‬
‫می‬ ‫نشان‬ ‫آزمون‬
‫دهد‬
‫بازو‬ ‫ژاکوبین‬ ‫و‬ ‫سرعت‬ ‫سینماتیک‬
‫دف‬‫د‬‫تعرید‬ ‫نقطددده‬ ‫از‬ ‫دات‬
‫د‬‫روبد‬
‫دده‬‫د‬‫شد‬
P1(X1,Y1,Z1)
‫نقطددده‬ ‫بددده‬
P2(X2,Y2,Z2)
‫می‬ ‫حرکت‬
‫مولفه‬ ‫از‬ ‫یک‬ ‫هر‬ ‫تغییرات‬ ‫میزان‬ ‫نماید‬
‫های‬
‫راسدتای‬ ‫در‬ ‫را‬ ‫نهدایی‬ ‫مجدری‬ ‫سرعت‬ ‫میزان‬ ،‫زمان‬ ‫واحد‬ ‫در‬ ‫مختصاتی‬
‫می‬ ‫مشخص‬ ‫مزبور‬ ‫مختصاتی‬
‫ماتری‬ ‫واقع‬ ‫در‬ ‫ااکوبین‬ ‫ماتری‬ ‫نماید‬
‫مولفه‬
‫متغیدر‬ ‫سدرعت‬ ‫مداتری‬ ‫بده‬ ‫را‬ ‫نهایی‬ ‫مجری‬ ‫سرعت‬ ‫های‬
‫هدای‬
‫می‬ ‫مرتبط‬ ‫مفصلی‬
‫ا‬ ‫اشدت‬ ‫ن‬ ‫یک‬ ‫درواقع‬ ‫سازد‬
‫سدرعت‬ ‫ز‬
‫فضدای‬ ‫هدای‬
‫سرعت‬ ‫به‬ ‫مفصلی‬
( ‫روابدط‬ ‫است‬ )‫کارتزین‬ ‫(فضای‬ ‫کاری‬ ‫فضای‬ ‫های‬
5

9. ،‫همکاران‬ ‫و‬ ‫شریعتی‬
‫جاب‬ ‫روبات‬ ‫بازوي‬ ‫سينماتيک‬ ‫و‬ ‫کاري‬ ‫فضاي‬ ‫تحليل‬
‫ه‬
‫مزرعه‬ ‫در‬ ‫محصوالت‬ ‫جاکننده‬
201
‫و‬
6
‫مسئله‬ ‫این‬ ‫در‬ )
n=4
‫زاویده‬ ‫و‬ ‫خطدی‬ ‫سدرعت‬ ‫و‬ ‫اسدت‬
‫مجدری‬ ‫ای‬
‫مدی‬ ‫تعیدین‬ ‫اسداس‬ ‫بدراین‬ ‫نهدایی‬
( ‫شدود‬
Spong, Hutchinson, &
Vidyasagar, 2004
.)
(
5
)
1
6
1
6 . 

  n
n q
J
X 

(
6
)
̇ ̇
‫شکل‬
4
-
‫مدل‬
‫سازی‬
‫نوع‬ ‫پیکربندی‬ ،‫اول‬ ‫آزمون‬ ‫در‬ ‫کاری‬ ‫فضای‬ ‫از‬ ‫مقصد‬ ‫و‬ ‫مبدا‬ ‫نقطه‬ ‫دو‬ ‫در‬ ‫روبات‬ ‫بازوی‬
9
‫نوع‬ ‫پیکربندی‬ ،)‫(راست‬
0
‫و‬ )‫(وسط‬
‫نوع‬ ‫پیکربندی‬
9
)‫(چص‬
Fig.4. Manipulator simulation for two positions of workspace, type1 (right), type2 (middle), type3 (left)
(
2
)
[ ]
(
0
)
[ ] [ ] [ ] [ ]
(
1
)
[ ]
(
92
)
[ ]
(
99
)
[ ]
X (m)
Y (m)
Z
(m)

10. 220
‫ماشين‬ ‫نشریه‬
‫جلد‬ ،‫کشاورزي‬ ‫هاي‬
31
‫شماره‬ ،
2
‫تابستان‬ ،
3042
‫شکل‬
5
-
‫مدل‬
‫سازی‬
‫بازو‬ ‫اول‬ ‫نوع‬ ‫پیکربندی‬
)‫(متلب‬ ‫دوم‬ ‫آزمون‬ ‫در‬ ‫مانع‬ ‫از‬ ‫عبور‬ ‫مسیر‬ ‫در‬
Fig.5. Manipulator type 1 simulation for a trajectory with the obstacle in test 2 (Matlab)
‫از‬ ‫هریک‬ ‫ازای‬ ‫به‬ ‫ااکوبین‬ ‫ماتری‬
‫بده‬ ‫مفصلی‬ ‫متغیرهای‬
‫صدورت‬
‫مدل‬ ‫و‬ ‫دستی‬
‫نرم‬ ‫در‬ ‫سازی‬
‫در‬ ‫است‬ ‫شده‬ ‫محاسبه‬ ‫متلب‬ ‫افزار‬
‫روباتیدک‬
‫موقعیدت‬ ‫در‬ ‫را‬ ‫ااکدوبین‬ ‫ماتری‬ ‫بتوان‬ ‫اگر‬
‫بده‬ ‫مختلدف‬ ‫هدای‬
‫صدورت‬
‫خوش‬
‫(کنترل‬ ‫رفتار‬
‫انتقدال‬ ‫نظدر‬ ‫از‬ ‫نظدر‬ ‫مورد‬ ‫روبات‬ ،‫کرد‬ ‫طراحی‬ )‫پذیر‬
‫قرار‬ ‫خوبی‬ ‫شرایط‬ ‫در‬ ‫کارتزین‬ ‫فضای‬ ‫به‬ ‫مفصلی‬ ‫فضای‬ ‫از‬ ‫خطا‬
‫خواهدد‬
( ‫روابط‬ ‫براساس‬ ‫ااکوبین‬ ‫ماتری‬ ‫گرفت‬
2
( ‫تا‬ )
96
‫محاسبات‬ ‫قالب‬ ‫در‬ )
‫به‬ ‫دستی‬
‫محور‬ ‫روابط‬ ‫این‬ ‫در‬ ‫آمد‬ ‫دست‬
O
‫عضدو‬ ‫سده‬ ‫اولین‬ ‫به‬ ‫مربوط‬
‫محور‬ ‫و‬ ‫ستون‬ ‫چهارمین‬
Z
‫بده‬ ‫مربدوط‬ ‫سدتون‬ ‫سومین‬ ‫عضو‬ ‫سه‬ ‫اولین‬
( ‫اسدت‬ ‫نظدر‬ ‫مدورد‬ ‫مفصل‬ ‫مختصات‬ ‫اه‬ ‫دست‬ ‫تبدیل‬ ‫ماتری‬
Spong,
2004
)
.
‫خروجددی‬ ‫مقایسدده‬ ‫دا‬‫د‬‫ب‬ ‫دوبین‬‫د‬‫ااک‬ ‫داتری‬‫د‬‫م‬ ‫محاسددبه‬ ‫دحت‬
‫د‬‫ص‬
‫شدبیه‬ ‫مددل‬ ‫نهایی‬ ‫مجری‬ ‫سرعت‬ ‫و‬ ‫دستی‬ ‫محاسبات‬
‫در‬ ‫شدده‬ ‫سدازی‬
‫نهایی‬ ‫مجری‬ ‫خطی‬ ‫حرکت‬ ‫سرعت‬ ‫نمودارهای‬ ‫است‬ ‫تایید‬ ‫قابل‬ ،‫متلب‬
‫زمان‬ ‫در‬ ‫مسیر‬ ‫این‬ ‫طی‬ ‫برای‬ ‫پیکربندی‬ ‫سه‬ ‫هر‬
4
‫آزمدون‬ ‫طبدق‬ ‫ثانیده‬
‫شکل‬ ‫در‬ ‫دوم‬
6
‫د‬ ‫سرعت‬ ‫نمودار‬ ‫است‬ ‫آمده‬
‫دارای‬ ‫صدرفا‬ ‫اول‬ ‫آزمدون‬ ‫ر‬
‫اول‬ ‫بخد‬ ‫مشابه‬ ‫و‬ ‫بود‬ ‫خواهد‬ ‫بازو‬ ‫نوع‬ ‫سه‬ ‫برای‬ ‫حداکثری‬ ‫نقطه‬ ‫یک‬
‫شکل‬ ‫نمودار‬
6
‫می‬
‫باشد‬
(
90
)
[ ]
(
99
)
[ ]
(
94
)
[ ]
(
95
)
[ ]
(
96
)
P1
P2
P3
Y (m)
Z
(m)
X (m)

11. ،‫همکاران‬ ‫و‬ ‫شریعتی‬
‫جاب‬ ‫روبات‬ ‫بازوي‬ ‫سينماتيک‬ ‫و‬ ‫کاري‬ ‫فضاي‬ ‫تحليل‬
‫ه‬
‫مزرعه‬ ‫در‬ ‫محصوالت‬ ‫جاکننده‬
222
‫شکل‬
6
-
‫سرعت‬ ‫نمودار‬
‫خطی‬
‫نهایی‬ ‫مجری‬
‫آزمون‬ ‫در‬ ‫مسیر‬ ‫مختلف‬ ‫نقاط‬
0
‫روبات‬ ‫پیکربندی‬ ‫نوع‬ ‫هرسه‬ ‫برای‬
Fig.6. Linear velocity Endeffector in path points-Test 2 for 3 Types profile (Matlab)
‫شکل‬
7
-
‫شبیه‬ ‫کاری‬ ‫فضای‬
‫روبات‬ ‫بازوی‬ ‫برای‬ ‫شده‬ ‫سازی‬
Fig.7. Simulated workspace for manipulator

12. 221
‫ماشين‬ ‫نشریه‬
‫جلد‬ ،‫کشاورزي‬ ‫هاي‬
31
‫شماره‬ ،
2
‫تابستان‬ ،
3042
‫روبات‬ ‫کاری‬ ‫فضای‬ ‫تحلیل‬
9
‫روبات‬ ‫کاری‬ ‫فضای‬ ‫شاخص‬ ‫بررسی‬
‫در‬ ‫روبدات‬ ‫بدرای‬ ‫شدده‬ ‫انتخاب‬ ‫پیکربندی‬ ‫براساس‬ ‫کاری‬ ‫فضای‬
‫شکل‬ ‫قالب‬
2
‫با‬
0
‫شبیه‬ ‫ویژگی‬
‫سازی‬
‫مددل‬ ‫دارای‬ ،‫اول‬ ‫اسدت‬ ‫شدده‬
‫قاعده‬ ‫هندسی‬
‫دارای‬ ،‫دوم‬ ‫باشد‬ ‫غیره‬ ‫و‬ ‫منشور‬ ،‫مکعب‬ ،‫کره‬ ‫مانند‬ ‫مند‬
‫باشد‬ ‫حجم‬ ‫حداقل‬ ‫با‬ ‫نهایی‬ ‫مجری‬ ‫برای‬ ‫کامل‬ ‫حرکتی‬ ‫دامنه‬
(
Gen,
et al., 2014
)
‫جدول‬ ‫در‬
9
‫گونه‬ ‫به‬ ‫مفصلی‬ ‫متغیرهای‬ ‫تغییرات‬ ‫دامنه‬
‫تعریدف‬ ‫ای‬
‫کاری‬ ‫فضای‬ ‫که‬ ‫شده‬
‫از‬ ‫بیشتر‬ ‫کمی‬ ‫نظر‬ ‫مورد‬ ‫روبات‬
4
/
9
‫کدره‬ ‫حجم‬
‫پی‬
‫مقددار‬ ‫یدک‬ ‫مختلدف‬ ‫راسدتاهای‬ ‫در‬ ‫بتواند‬ ‫باید‬ ‫روبات‬ ‫شود‬ ‫بینی‬
‫تعیین‬ ‫پی‬ ‫از‬ ‫مطلوب‬
‫نمایدد‬ ‫پیمدای‬ ‫را‬ ‫شده‬
‫حدداکثر‬ ‫بده‬ ‫دسدتیابی‬
‫ایدن‬ ‫در‬ ‫اسدت‬ ‫اهمیت‬ ‫دارای‬ ‫روبات‬ ‫ابعاد‬ ‫ماندن‬ ‫ثابت‬ ‫با‬ ‫کاری‬ ‫فضای‬
‫نموده‬ ‫ارائه‬ ‫پیشنهاداتی‬ ‫محققین‬ ‫رابطه‬
‫اند‬
∫
‫کدار‬ ‫فضدای‬ ‫حجدم‬ ‫آن‬ ‫در‬ ‫که‬ ‫نرماالیزشده‬ ‫کاری‬ ‫فضای‬ ‫شاخص‬
‫ایده‬ ‫عملیاتی‬ ‫حجم‬ ‫به‬ ‫بازو‬ ‫یک‬ ‫واقعی‬
‫آ‬
( ‫رابطه‬ ‫از‬ )‫(کره‬ ‫ل‬
92
‫یک‬ ‫که‬ )
‫می‬ ‫نرماالیز‬ ،‫است‬ ‫حجمی‬ ‫رال‬ ‫انت‬
‫هر‬ ‫شاخص‬ ‫این‬ ‫است‬ ‫بدیهی‬ ‫شود‬
‫نزدیک‬ ‫یک‬ ‫عدد‬ ‫به‬ ‫اندازه‬
‫روبدات‬ ‫کدار‬ ‫بدرای‬ ‫بهتدری‬ ‫شرایط‬ ‫باشد‬ ‫تر‬
‫بود‬ ‫خواهد‬ ‫فراهم‬
(Sakai, Iida, & Osuka, 2008)
.
‫مجموعده‬ ‫شدعاع‬ ‫به‬ ‫کره‬ ‫یک‬ ‫بود‬ ‫مواجه‬ ‫کره‬ ‫حجم‬ ‫دو‬ ‫با‬ ‫بازو‬ ‫این‬
‫رابط‬ ‫طول‬
‫برابدر‬ ‫اول‬ ‫پیکربنددی‬ ‫ندوع‬ ‫دو‬ ‫برای‬ ‫که‬ ‫روبات‬ ‫های‬
4
‫متدر‬
( ‫است‬
‫شدعاع‬ ‫به‬ ‫کره‬ ‫یک‬ ‫و‬ )
5
/
9
‫متدر‬
‫طدول‬ ‫مجمدوع‬ ‫برابدر‬ ‫کده‬
‫رابطه‬
( ‫است‬ ‫اول‬ ‫رابط‬ ‫کسر‬ ‫با‬ ‫ها‬
)
‫در‬ ‫که‬
‫و‬ ‫شدده‬ ‫محداط‬ ‫اول‬ ‫کره‬
‫در‬ ‫فضدای‬ ‫واقدع‬ ‫در‬ ‫و‬ ‫اسدت‬ ‫مشدترک‬ ‫اول‬ ‫کره‬ ‫با‬ ‫نقطه‬ ‫یک‬ ‫در‬ ‫صرفا‬
‫دسترس‬
0
‫است‬ ‫روبات‬ ‫بازوی‬ ‫واقعی‬ ‫کار‬ ‫فضای‬ ‫حجم‬ ‫یا‬ ‫روبات‬ ‫بازوی‬
‫است‬ ‫ذکر‬ ‫به‬ ‫الزم‬ ‫البته‬
4
/
9
‫ایدن‬ ‫واقعدی‬ ‫کدار‬ ‫فضدای‬ ‫در‬ ‫کدره‬ ‫دو‬ ‫هر‬
‫نوع‬ ‫پیکربندی‬ ‫برای‬ ‫مقدار‬ ‫این‬ ‫بود‬ ‫خواهد‬ ‫مطر‬ ‫پرواه‬
9
‫و‬
0
‫یکسان‬
( ‫روابط‬ ‫طبق‬ ‫و‬ ‫بوده‬
90
( ،)
91
( ‫و‬ )
02
‫ندوع‬ ‫برای‬ ‫و‬ ‫گردید‬ ‫محاسبه‬ )
9
( ‫روابط‬ ‫طبق‬ ‫و‬ ‫متفاوت‬
09
،)
(
00
( ‫و‬ )
09
‫است‬ ‫گردیده‬ ‫محاسبه‬ )
(
90
)
(
91
)
(
02
)
(
09
)
1- Analysis of Manipulator Workspace
2- Reachable workspace
(
00
)
(
09
)
(
04
)
∑
√
(
05
)
√
(
06
)
√
‫شاخص‬
‫سازه‬ ‫طولی‬
‫رابط‬ ‫ابعاد‬ ‫مجموعه‬ ‫نسبت‬ ‫از‬ ‫ای‬
‫روبدات‬ ‫هدای‬
( ‫رابطه‬ ‫طبق‬ ‫کاری‬ ‫فضای‬ ‫حجم‬ ‫سوم‬ ‫ریشه‬ ‫به‬
04
‫به‬ )
‫می‬ ‫دست‬
‫در‬ ‫آید‬
‫آن‬
V
‫پیمای‬ ‫کاری‬ ‫فضای‬ ‫حجم‬
‫و‬ ‫شده‬
l
‫در‬ ‫است‬ ‫روبات‬ ‫رابط‬ ‫طول‬
‫طدولی‬ ‫مجمدوع‬ ‫دارای‬ ‫بدازو‬ ‫آن‬ ‫در‬ ‫کده‬ ‫اسدت‬ ‫مناسدب‬ ‫طرحی‬ ‫نتیجه‬
‫هدر‬ ‫و‬ ‫باشدد‬ ‫بدزر‬ ‫کاری‬ ‫فضای‬ ‫حجم‬ ‫دارای‬ ‫حال‬ ‫عین‬ ‫در‬ ‫و‬ ‫کوچک‬
‫اسدت‬ ‫بهتدری‬ ‫وضدعیت‬ ‫در‬ ‫شاخص‬ ‫این‬ ‫باشد‬ ‫کمتر‬ ‫نسبت‬ ‫این‬ ‫اندازه‬
‫بازوی‬ ‫برای‬ ‫شاخص‬ ‫این‬
‫پیکر‬ ‫با‬ ‫های‬
‫برابر‬ ‫بند‬ ‫بند‬ ‫متداول‬ ‫بندی‬
60
/
2
،
‫ب‬ ‫دکارتی‬
‫رابر‬
9
‫برابر‬ ‫اسکارا‬ ‫و‬
0
/
9
‫مدی‬
‫باشدد‬
(
Craig, 2005
)
‫بدرای‬
‫نوع‬ ‫پیکربندی‬
9
( ‫رابطه‬ ‫طبق‬ ‫مقدار‬ ‫این‬
06
‫پیکربنددی‬ ‫برای‬ ‫برای‬ ‫و‬ )
‫نوع‬
9
‫و‬
0
( ‫رابطه‬ ‫طبق‬
05
‫به‬ ‫شاخص‬ ‫این‬ )
‫آمد‬ ‫دست‬
‫بازو‬ ‫چاالکی‬ ‫شاخص‬ ‫بررسی‬
‫این‬ ‫به‬ ‫توجه‬ ‫با‬
‫نقاط‬ ‫در‬ ‫ماهر‬ ‫مکانیکی‬ ‫بازوی‬ ‫که‬
‫یدا‬ ‫یدک‬ ‫تکدین‬
‫می‬ ‫دست‬ ‫از‬ ‫را‬ ‫خود‬ ‫آزادی‬ ‫درجه‬ ‫چند‬
‫تداثیر‬ ‫تحدت‬ ‫بازو‬ ‫عملکرد‬ ‫و‬ ‫دهد‬
‫از‬ ‫مسدئله‬ ‫ایدن‬ ‫کمدی‬ ‫بررسدی‬ ‫بدرای‬ ‫لدذا‬ ،‫بدود‬ ‫خواهدد‬ ‫موضدوع‬ ‫این‬
‫معیاری‬
‫می‬ ‫نامیده‬ ‫بازو‬ ‫چاالکی‬ ‫شاخص‬ ‫که‬
‫طراحدی‬ ‫دام‬ ‫هن‬ ‫در‬ ‫شدوند‬
‫می‬ ‫استفاده‬
( ‫رابطه‬ ‫از‬ ‫چاالکی‬ ‫و‬ ‫مهارت‬ ‫معیار‬ ‫این‬ ‫کنند‬
02
‫بده‬ )
‫دسدت‬
‫می‬
‫آید‬
(
Yoshikawa, 1985
)
(
02
)
√
‫را‬ ‫بدازو‬ ‫فعلدی‬ ‫موقعیت‬ ‫به‬ ‫تکین‬ ‫نقاط‬ ‫نزدیکی‬ ‫میزان‬ ‫شاخص‬ ‫این‬
‫می‬ ‫نشان‬
‫بیدان‬ ‫باال‬ ‫مقادیر‬ ‫در‬ ‫و‬ ‫دهد‬
‫تواندایی‬ ‫بدازو‬ ‫کده‬ ‫اسدت‬ ‫آن‬ ‫گدر‬
‫شددن‬ ‫نزدیدک‬ ‫مقادیرکم‬ ‫در‬ ‫و‬ ‫دارد‬ ‫را‬ ‫جهات‬ ‫تمام‬ ‫در‬ ‫مساوی‬ ‫حرکات‬
‫به‬ ‫بازو‬
‫می‬ ‫اعالم‬ ‫را‬ ‫تکین‬ ‫نقاط‬
‫دارای‬ ‫خدوب‬ ‫مکدانیکی‬ ‫بازو‬ ‫یک‬ ‫کند‬
‫بدزر‬ ‫مقدادیر‬ ‫با‬ ‫کاری‬ ‫فضای‬ ‫از‬ ‫بزرگی‬ ‫نواحی‬
w
‫ایدن‬ ‫بدود‬ ‫خواهدد‬
‫پارامترهدای‬ ‫بده‬ ‫ی‬ ‫وابسدت‬ ‫و‬ ‫بدوده‬ ‫سدرعت‬ ‫تحلیدل‬ ‫براساس‬ ‫شاخص‬
‫دارد‬ ‫ااکوبین‬ ‫مانند‬ ‫بازو‬ ‫سینماتیکی‬
‫بحث‬ ‫و‬ ‫نتایج‬
‫جابه‬ ‫مسئله‬
‫بسته‬ ‫جایی‬
‫به‬ ‫مزرعه‬ ‫در‬ ‫علوفه‬ ‫های‬
‫ص‬
‫تشریح‬ ‫زیر‬ ‫ورت‬

13. ،‫همکاران‬ ‫و‬ ‫شریعتی‬
‫جاب‬ ‫روبات‬ ‫بازوي‬ ‫سينماتيک‬ ‫و‬ ‫کاري‬ ‫فضاي‬ ‫تحليل‬
‫ه‬
‫مزرعه‬ ‫در‬ ‫محصوالت‬ ‫جاکننده‬
221
‫می‬
‫به‬ ‫عملیات‬ ‫انجام‬ ‫تا‬ ‫گردد‬
‫مددل‬ ‫بازوی‬ ‫وسیله‬
‫مقایسده‬ ‫قابدل‬ ،‫شدده‬
‫باشدد‬ ‫قدرار‬ ‫کشاورز‬ ‫اگر‬ ‫باشد‬
40
‫حددودی‬ ‫وزن‬ ‫بده‬ ‫علوفده‬ ‫بسدته‬
92
‫به‬ ‫را‬ ‫کیلوگرم‬
‫مدل‬ ‫کاری‬ ‫فضای‬ ‫در‬ )‫انسانی‬ ‫(کارگر‬ ‫دستی‬ ‫صورت‬
‫شده‬
‫شکل‬ ‫در‬
92
‫جابه‬
‫جابه‬ ‫زمان‬ ،‫نماید‬ ‫جا‬
‫و‬ ‫رفت‬ ‫حالت‬ ‫در‬ ‫بسته‬ ‫هر‬ ‫جایی‬
‫برگ‬
‫به‬ ‫مانع‬ ‫بدون‬ ‫مسیر‬ ‫در‬ ‫شت‬
‫متوسط‬ ‫صورت‬
92
‫که‬ ‫بود‬ ‫خواهد‬ ‫ثانیه‬
‫بسته‬ ‫کل‬ ‫برای‬
‫ها‬
04
‫مسدافت‬ ‫متوسط‬ ‫به‬ ‫توجه‬ ‫با‬ ‫شد‬ ‫خواهد‬ ‫دقیقه‬
4
‫حددود‬ ‫در‬ ‫حرکت‬ ‫سرعت‬ ،‫متر‬
02
/
2
‫متدر‬
‫ایدن‬ ‫و‬ ‫شدد‬ ‫خواهدد‬ ‫برثانیده‬
‫در‬ ‫روبدات‬ ‫بازوی‬ ‫نهایی‬ ‫مجری‬ ‫خطی‬ ‫سرعت‬ ‫برآیند‬ ‫که‬ ‫است‬ ‫درحالی‬
‫اول‬ ‫آزمون‬
9
‫متر‬
‫بر‬
‫م‬ ‫ثانیه‬
‫ی‬
‫باشدکه‬
2
/
9
‫و‬ ‫است‬ ‫کارگری‬ ‫حالت‬ ‫برابر‬
‫جابه‬
‫بسته‬ ‫کل‬ ‫جایی‬
‫حدود‬ ‫در‬ ‫ها‬
5
/
6
‫ارتقای‬ ‫با‬ ‫شد‬ ‫خواهد‬ ‫انجام‬ ‫دقیقه‬
‫می‬ ‫موتورها‬
‫داد‬ ‫افزای‬ ‫را‬ ‫سرعت‬ ‫این‬ ‫توان‬
‫روبات‬ ‫بازوی‬ ‫نهایی‬ ‫مجری‬ ‫سرعت‬ ‫نمودارهای‬ ‫ارزیابی‬
‫نشدان‬ ‫آزمدون‬ ‫دو‬ ‫هدر‬ ‫در‬ ‫نهدایی‬ ‫مجدری‬ ‫سرعت‬ ‫نمودار‬ ‫بررسی‬
‫می‬
‫خا‬ ‫تفاوت‬ ‫دهد‬
‫پیکربندی‬ ‫تغییر‬ ‫اثر‬ ‫در‬ ‫صی‬
‫شتاب‬ ‫و‬ ‫سرعت‬ ‫روی‬ ‫ها‬
‫دوم‬ ‫آزمون‬ ‫در‬ ‫اهمیت‬ ‫حائز‬ ‫نکته‬ ‫و‬ ‫داشت‬ ‫نخواهیم‬ ‫بازو‬ ‫نهایی‬ ‫مجری‬
‫سدرعت‬ ‫کده‬ ‫اسدت‬ ‫مسیر‬ ‫در‬ ‫موجود‬ ‫مانع‬ ‫کنار‬ ‫در‬ ‫بینابینی‬ ‫نقطه‬ ‫وجود‬
‫می‬ ‫ممکن‬ ‫حداقل‬ ‫به‬ ‫آن‬ ‫در‬ ‫بازو‬
‫همان‬ ‫اما‬ ‫رسد‬
‫شدد‬ ‫اشاره‬ ‫قبال‬ ‫که‬ ‫طور‬
‫نمی‬ ‫صفر‬
‫(شکل‬ ‫شود‬
6
)
‫شاخص‬ ‫مقایسه‬
‫چاالکی‬ ‫و‬ ‫روبات‬ ‫کاری‬ ‫فضای‬ ‫ارزیابی‬ ‫های‬
‫بازو‬
‫به‬ ‫نتایج‬ ‫بخ‬ ‫این‬ ‫در‬
‫شاخص‬ ‫محاسبه‬ ‫از‬ ‫آمده‬ ‫دست‬
‫توجیده‬ ،‫هدا‬
‫شاخص‬ ‫این‬ ‫بهتر‬ ‫مقایسه‬ ‫برای‬ ‫داد‬ ‫نشان‬ ‫را‬ ‫بازو‬ ‫ابعاد‬ ‫انتخاب‬ ‫اولیه‬
‫ها‬
‫است‬ ‫شده‬ ‫مقایسه‬ ‫و‬ ‫محاسبه‬ ‫پیکربندی‬ ‫سه‬ ‫برای‬
‫کاری‬ ‫فضای‬ ‫ارزیابی‬ ‫شاخص‬
‫اول‬ ‫روش‬ ‫در‬
‫بدین‬ ‫فاصدله‬ ‫عبارتی‬ ‫به‬ ‫یا‬ ‫اول‬ ‫رابط‬ ‫طول‬ ‫بتوان‬ ‫اگر‬
‫بدازو‬ ‫حرکدت‬ ‫باعد‬ ‫متعامد‬ ‫صفحه‬ ‫دو‬ ‫در‬ ‫که‬ ‫را‬ ‫دوم‬ ‫و‬ ‫اول‬ ‫مفصل‬ ‫دو‬
‫می‬
‫پیمای‬ ‫حجم‬ ،‫نمود‬ ‫کم‬ ‫را‬ ‫شوند‬
‫اصدلی‬ ‫کدره‬ ‫حجم‬ ‫به‬ ‫واقعی‬ ‫شده‬
‫نزدیک‬
‫عدد‬ ‫به‬ ‫شاخص‬ ‫و‬ ‫شده‬ ‫تر‬
9
‫نزدیک‬
‫می‬ ‫تر‬
‫موضدوع‬ ‫ایدن‬ ‫و‬ ‫شود‬
‫نوع‬ ‫پیکربندی‬ ‫شاخص‬ ‫در‬
9
‫و‬
0
‫می‬ ‫دیده‬
‫شود‬
‫عامدل‬ ‫موضدوع‬ ‫ایدن‬
‫سازه‬ ‫طولی‬ ‫شاخص‬ ‫کاه‬
‫باعد‬ ‫مجمدوع‬ ‫در‬ ‫و‬ ‫شدد‬ ‫خواهدد‬ ‫هم‬ ‫ای‬
‫طولی‬ ‫شاخص‬ ‫بررسی‬ ‫بود‬ ‫خواهد‬ ‫روبات‬ ‫کاری‬ ‫فضای‬ ‫شاخص‬ ‫بهبود‬
‫سازه‬
‫بین‬ ‫تحقیق‬ ‫یک‬ ‫در‬ ‫ای‬
96
‫و‬ ‫شدده‬ ‫انجام‬ ‫پیکربندی‬ ‫متنوع‬ ‫گروه‬
‫دامنه‬
‫بین‬ ‫ای‬
00
/
2
‫تا‬
9
‫اسدت‬ ‫شده‬ ‫حاصل‬ ‫شاخص‬ ‫این‬ ‫مقادیر‬ ‫برای‬
‫مقدار‬ ‫است‬ ‫بدیهی‬
2
/
2
‫ندوع‬ ‫دو‬ ‫بدرای‬ ‫پدرواه‬ ‫این‬ ‫در‬ ‫که‬ ‫شاخص‬ ‫این‬
‫پیکربندی‬
9
‫و‬
0
‫به‬
‫دست‬
‫مدی‬ ‫آمده‬
‫باشدد‬ ‫مناسدب‬ ‫تواندد‬
(
Kucuk &
Bingul, 2006
)
‫مکانیکی‬ ‫بازوی‬ ‫چاالکی‬ ‫شاخص‬
‫شکل‬ ‫نمودار‬
‫های‬
0
‫و‬
1
‫سده‬ ‫هر‬ ‫قالب‬ ‫در‬ ‫مکانیکی‬ ‫بازوی‬ ‫حرکت‬
‫نشان‬ ‫آزمون‬ ‫دو‬ ‫از‬ ‫یک‬ ‫هر‬ ‫در‬ ‫را‬ ‫پیکربندی‬
‫می‬
‫بدرای‬ ‫مبدا‬ ‫نقطه‬ ‫دهد‬
‫نوع‬ ‫پیکربندی‬
9
‫این‬ ‫دلیل‬ ‫به‬ ،
‫حالدت‬ ‫ایدن‬ ‫در‬ ‫روبدات‬ ‫بازوی‬ ‫طول‬ ‫که‬
‫نزدیک‬ ‫کاری‬ ‫فضای‬ ‫مرز‬ ‫نقطه‬ ‫به‬ ‫است‬ ‫ر‬ ‫دی‬ ‫نوع‬ ‫دو‬ ‫از‬ ‫کمتر‬
‫و‬ ‫بوده‬ ‫تر‬
‫بدین‬ ‫حرکت‬ ‫مسیر‬ ‫طول‬ ‫در‬ ‫است‬ ‫کمتر‬ ‫چاالکی‬ ‫و‬ ‫مهارت‬ ‫شاخص‬ ‫لذا‬
‫داخص‬
‫د‬‫ش‬ ‫اول‬ ‫دوع‬
‫د‬‫ن‬ ‫ددی‬
‫د‬‫پیکربن‬ ‫دینماتیک‬
‫د‬‫س‬ ،‫دد‬
‫د‬‫مقص‬ ‫و‬ ‫ددا‬
‫د‬‫مب‬ ‫ده‬
‫د‬‫نقط‬ ‫دو‬
‫چاالک‬
‫مجدری‬ ‫نتیجده‬ ‫در‬ ‫و‬ ‫است‬ ‫دارا‬ ‫ر‬ ‫دی‬ ‫نوع‬ ‫دو‬ ‫به‬ ‫نسبت‬ ‫بهتری‬ ‫ی‬
‫دوم‬ ‫آزمدون‬ ‫در‬ ‫داشت‬ ‫خواهد‬ ‫عملیات‬ ‫انجام‬ ‫در‬ ‫بهتری‬ ‫توانایی‬ ‫نهایی‬
‫مسدیر‬ ‫تصدحیح‬ ‫بدرای‬ ‫بینابینی‬ ‫نقطه‬ ‫از‬ ‫استفاده‬ ‫و‬ ‫مانع‬ ‫وجود‬ ‫دلیل‬ ‫به‬
‫ندوع‬ ‫پیکربندی‬ ‫در‬ ‫دوم‬ ‫ثانیه‬ ‫در‬ ‫شاخص‬ ‫این‬ ،‫بازو‬ ‫حرکت‬
9
‫و‬
0
‫افدت‬
‫معنی‬
‫می‬ ‫داری‬
‫بدیه‬ ‫کند‬
‫برنامه‬ ‫است‬ ‫ی‬
‫گونده‬ ‫بده‬ ‫بایدد‬ ‫مسیر‬ ‫ریزی‬
‫ای‬
،‫کاری‬ ‫فضای‬ ‫مرکز‬ ‫از‬ ‫مناسبی‬ ‫فاصله‬ ‫در‬ ‫روبات‬ ‫بازوی‬ ‫که‬ ‫شود‬ ‫تنظیم‬
‫جابه‬ ‫عملیات‬
‫یر‬ ‫چشدم‬ ‫کاه‬ ‫چاالکی‬ ‫شاخص‬ ‫تا‬ ‫دهد‬ ‫انجام‬ ‫را‬ ‫جایی‬
‫سدال‬ ‫در‬ ‫که‬ ‫تحقیقی‬ ‫در‬ ‫موضوع‬ ‫این‬ ‫باشد‬ ‫نداشته‬
0226
‫یدک‬ ‫بدرای‬
( ‫مرکبدات‬ ‫برداشت‬ ‫روبات‬ ‫بازوی‬
Sivaraman &d Bruks,2006
)
‫و‬
‫مقاله‬ ‫در‬ ‫نیز‬
(
Kucuk & Bingul, 2006
)
‫است‬ ‫مشاهده‬ ‫قابل‬
‫ندوع‬ ‫دو‬ ‫بده‬ ‫نسبت‬ ‫اول‬ ‫نوع‬ ‫پیکربندی‬ ،‫فوق‬ ‫نمودارهای‬ ‫براساس‬
‫مناسب‬ ‫ر‬ ‫دی‬
‫بدرای‬ ‫اوا‬ ‫یوشدی‬ ‫آنچه‬ ‫طبق‬ ‫موضوع‬ ‫این‬ ‫و‬ ‫بود‬ ‫خواهد‬ ‫تر‬
‫روبات‬ ‫اول‬ ‫مفصل‬ ‫سه‬
‫پیومدا‬
9
‫بهتدرین‬ ‫از‬ ‫یکدی‬ ،‫اسدت‬ ‫داده‬ ‫پیشدنهاد‬
‫موقعیت‬
‫پوما‬ ‫روبات‬ ‫مشابه‬ ‫روبات‬ ‫این‬ ‫اول‬ ‫مفصل‬ ‫سه‬ ‫که‬ ‫زیرا‬ ‫است‬ ‫ها‬
‫رابط‬ ‫بین‬ ‫نسبت‬ ‫و‬ ‫است‬
9
‫رابط‬ ‫به‬
0
‫پدرواه‬ ‫این‬ ‫در‬ ‫روبات‬ ‫بازوی‬
5
/
2
‫از‬ ‫کمتدر‬ ‫هدم‬ ‫مفصدل‬ ‫زاویده‬ ‫تغییر‬ ‫میزان‬ ‫و‬ ‫است‬
12
‫و‬ ‫اسدت‬ ‫درجده‬
( ‫رابطه‬ ‫براساس‬
00
‫شاخص‬ ،‫موضوع‬ ‫این‬ )
w
‫در‬ ‫را‬
‫داه‬ ‫ن‬ ‫مقدار‬ ‫حداکثر‬
‫می‬
( ‫دارد‬
Yoshikawa, 1985
)
‫نتیجه‬
‫گیری‬
‫به‬ ‫در‬ ‫اصلی‬ ‫نکات‬ ‫از‬ ‫یکی‬
‫روبدات‬ ‫کارگیری‬
‫طراحدی‬ ‫کشداورزی‬ ‫در‬ ‫هدا‬
‫مفصل‬ ‫مناسب‬ ‫سینماتیکی‬
‫رابط‬ ‫و‬ ‫ها‬
‫کداری‬ ‫عملیدات‬ ‫انجدام‬ ‫بدرای‬ ‫ها‬
‫به‬ ‫نتایج‬ ‫براساس‬ ‫است‬
‫دست‬
‫مدل‬ ‫از‬ ‫آمده‬
‫کداری‬ ‫فضدای‬ ‫سدازی‬
‫ایدن‬
‫بازو‬
‫روش‬ ‫بدا‬ ‫آن‬ ‫مقایسه‬ ‫و‬ ‫مکانیکی‬ ‫های‬
‫مدی‬ ‫محاسدباتی‬ ‫هدای‬
‫تدوان‬
‫گرفت‬ ‫نتیجه‬
‫به‬ ،
‫روبات‬ ‫نمونه‬ ‫این‬ ‫کارگیری‬
‫جابده‬ ‫عملیات‬ ‫در‬ ‫ها‬
‫جدایی‬
‫به‬ ‫زمین‬ ‫در‬ ‫محصوالت‬
‫یدک‬ ‫از‬ ‫کمتدر‬ )‫(راننده‬ ‫کاربر‬ ‫کمک‬ ‫یک‬ ‫عنوان‬
‫ایدن‬ ‫بدر‬ ‫عالوه‬ ‫برد‬ ‫خواهد‬ ‫را‬ ‫عادی‬ ‫عملیات‬ ‫زمان‬ ‫چهارم‬
‫نظدر‬ ‫از‬ ‫کده‬
‫انر‬ ‫مصرف‬ ‫میزان‬
‫توجیده‬ ‫دارای‬ ‫مشدخص‬ ‫زمدانی‬ ‫بازه‬ ‫در‬ ‫هزینه‬ ‫و‬ ‫ای‬
‫نوع‬ ‫پیکربندی‬ ‫است‬ ‫اقتصادی‬
9
‫بررسی‬ ‫براساس‬
‫از‬ ‫شدده‬ ‫انجدام‬ ‫های‬
‫چداالکی‬ ‫شاخص‬ ‫با‬ ‫آزمون‬ ‫دو‬ ‫هر‬ ‫در‬ ‫را‬ ‫حرکت‬ ‫مسیر‬ ‫سینماتیکی‬ ‫نظر‬
‫هدر‬ ‫براساس‬ ‫نیز‬ ‫آن‬ ‫کاری‬ ‫فضای‬ ‫شاخص‬ ‫و‬ ‫است‬ ‫نموده‬ ‫طی‬ ‫باالتری‬
1- PUMA Robot

14. 221
‫ماشين‬ ‫نشریه‬
‫جلد‬ ،‫کشاورزي‬ ‫هاي‬
31
‫شماره‬ ،
2
‫تابستان‬ ،
3042
‫مناسب‬ ‫شده‬ ‫محاسبه‬ ‫معیار‬ ‫دو‬
‫مد‬ ‫انتخداب‬ ‫و‬ ‫بدوده‬ ‫تر‬
‫پدرواه‬ ‫ایدن‬ ‫در‬ ‫ا‬
‫بازوی‬ ‫پیکربندی‬ ‫مناسب‬ ‫انتخاب‬ ‫بود‬ ‫خواهد‬
‫در‬ ‫مداهر‬ ‫مکدانیکی‬ ‫های‬
‫بهینده‬ ‫و‬ ‫هزینده‬ ‫و‬ ‫زمدان‬ ‫مصدرف‬ ‫حدداقل‬ ‫براساس‬ ‫کشاورزی‬
‫سدازی‬
‫شاخص‬
‫تجاری‬ ‫و‬ ‫ساخت‬ ،‫طراحی‬ ‫در‬ ‫مهمی‬ ‫عامل‬ ،‫چاالکی‬ ‫های‬
‫سازی‬
‫می‬ ‫محسوب‬ ‫بازوها‬ ‫این‬
‫شود‬
(
00
)
‫شکل‬
8
-
‫شاخص‬ ‫تغییرات‬
‫چاالکی‬
‫آزمون‬ ‫در‬ ‫مسیر‬ ‫مختلف‬ ‫نقاط‬ ‫در‬ ‫بازو‬
9
‫روبات‬ ‫پیکربندی‬ ‫نوع‬ ‫هرسه‬ ‫برای‬
Fig.8. Manipulability measure in path points-Test 2 for 3 Types
‫شکل‬
9
-
‫شاخص‬ ‫تغییرات‬
‫چاالکی‬
‫آزمون‬ ‫در‬ ‫مسیر‬ ‫مختلف‬ ‫نقاط‬ ‫در‬ ‫بازو‬
0
‫روبات‬ ‫پیکربندی‬ ‫نوع‬ ‫هرسه‬ ‫برای‬
Fig.9. Manipulability measure in path points-Test 2 for 3 Types
References
1. Baur, J. & Pfaff, J. (2012). Design and development of a redundant modular multipurpose agricultural
manipulator. International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics. IEEE/ASME, Taiwan.
https://doi.org/10.1109/AIM.2012.6265928

15. ،‫همکاران‬ ‫و‬ ‫شریعتی‬
‫جاب‬ ‫روبات‬ ‫بازوي‬ ‫سينماتيک‬ ‫و‬ ‫کاري‬ ‫فضاي‬ ‫تحليل‬
‫ه‬
‫مزرعه‬ ‫در‬ ‫محصوالت‬ ‫جاکننده‬
221
2. Belforte, G. (2006). Robot Design and Testing for Greenhouse Applications. Biosystems Engineering, 95, 309-
321. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2006.07.004
3. Craig, J. (2005). Introduction to Robotics Mechanics and Control. Third Edition. Pearson Prentice Hall. USA.
4. Gan, Y., Yu, W., He, W., Wang, J., & Sun, F. (2014). The Research about Prescribed Workspace for Optimal
Design of 6R Robot. Modern Mechanical Engineering, 4, 154-163. https://doi.org/10.4236/mme.2014.43015
5. Korayem, M. H., Ahmadi, R., Jaafari, N., Jamali, Y., & Kiomarsi, M. (2008). Design, Modeling, Implementation
and Experimental Analysis of a 6R robot. IJE Transactions, 21, 71-84.
6. Kucuk, S., & Bingul, Z. (2006). Comparative study of performance indices for fundamental robot manipulators.
Robotics and Autonomous Systems, 54, 567-573. https://doi.org/10.1016/j.robot.2006.04.002
7. Li, Z., Liu, J., Li, P., & Li, W. (2008). Analysis of Workspace and Kinematics for a Tomato Harvesting Robot.
Proceedings International Conference on Intelligent Computation Technology and Automation, Changsha, China.
https://doi.org/10.1109/ICICTA.2008.138
8. Merlet, J. P. (2006). Parallel Robots. Springer Press. Netherlands.
9. Moghimi, A., Aghkhani, M. H., & Golzarian, M. R. (2015). Designing of Computer Vision Algorithm to Detect
Sweet Pepper for Robotic Harvesting Under Natural Light. Journal of Agricultural Machinery, 5, 82-91.
https://doi.org/10.22067/jam.v5i1.23528
10. Monta, M., Kondo, N., & Ting, K. (1998). End Effectors for Tomato Harvesting Robot. Artificial Intelligence
Review, 12, 11-25.
11. Sakai, S., Iida, M., & Osuka, K. (2008). Design and control of a heavy material handling manipulator for
agricultural robots. Autonomous Robots, 25, 189-204.
12. Sakai, S., Iida, M., & Umeda, M. (2002). Heavy Material Handling Manipulator for Agricultural Robot.
International Conference on Robotic & Automation. IEEE, Washington, USA.
https://doi.org/10.1109/ROBOT.2002.1013496
13. Sivaraman, B. (2006). Using Modern Robot Synthesis and Analysis Tools for the Design of Agricultural
Manipulators. Agricultural Engineering International CIGR Ejournal, VIII, 1-16.
14. Sivaraman, B. (2007). Robot Manipulator for Citrus Harvesting. Annual International Meeting Minneapolis
Convention Center. ASABE, Minneapolis, Minnesota.
15. Sivaraman, B., & Bruks, T. F. (2006). Geometric Performance Indices for Analysis and Synthesis of Manipulators
for Robotic Harvesting. Transaction of ASABE, 49(5), 1589-1597. https://doi.org/10.13031/2013.22033
16. Spong, W., Hutchinson, S., & Vidyasagar, M. (2004). Robot Dynamics and Control. John Wiley Press. USA.
17. Yoshikawa, T. (1985). Manipulability of robotic mechanisms. The International Journal of Robotics Research, 4,
3. https://doi.org/10.1177/027836498500400201