معین طاهری

در این کار، طراحی و تحلیل سیستم رباتیک هوشمند چندکاره که ساخت ورق فلزی و جوشکاری نقطه‌ای مقاومتی را در یک محصول کاری انجام می‌دهد، ارائه شده است. ترکیب تحقیقات تجربی، بهینه‌سازی هوش مصنوعی مبتنی بر پایتون، شبیه‌سازی‌های حرارتی-ساختاری در ANSYS و مدل‌سازی دینامیکی در MATLAB/Simulink، امکان توسعه و اعتبارسنجی یک سیستم قابل اعتماد با عملکرد، دقت و کیفیت جوش پیش‌آگهی را فراهم می‌کند. این سیستم رباتیک شامل یک بازوی مکانیکی دستی 6 درجه آزادی با موتورهای سروو، یک دستگاه جوشکاری نقطه‌ای و همچنین سیستم کنترل آردوینو و کنترلر Simulink با سیستم کنترل برای اجرا، هماهنگی مانور و تعاملات حرارتی با توجه به حرکت است. این کار بر روی داده‌های تجربی مانند زاویه اتصال، سرعت، سیگنال‌های شتاب و غیره با استفاده از پایتون انجام و پردازش شده است. از یک الگوریتم بهینه‌سازی الهام گرفته از زیست برای بهبود مسیرهای حرکت روان با حداقل خطای ردیابی، نوسان و افزایش نرمی استفاده شد. عملکرد سیستم طبق تحلیل با کاهش RMSE حدود 30 تا 45 درصد، جرک بیش از 40 درصد و در پایداری حرکت و کیفیت سیگنال به طور قابل توجهی بهبود یافته است. مسیرهای بهبود یافته با مقدار R² مربوط به آنها در حدود 0.95-0.98، تطابق بهتری با پروفایل‌های حرکتی مورد نظر نشان دادند. پاسخ حرارتی فرآیند جوشکاری نقطه‌ای در ANSYS بر اساس مدل حرارتی-ساختاری جفت شده بررسی شد. شبیه‌سازی نشان داد که حداکثر دمای ناحیه جوش حدود 1000-1005 درجه سانتیگراد است که با شرایط جوش نقطه‌ای مقاومتی مطابقت دارد. مطالعه ساختاری حداکثر تغییر شکل تنها 5.1 × 10⁻⁴ متر را نشان داد و پایداری سیستم تحت بارگذاری حرارتی تأیید شد. تمام نتایج عددی با استفاده از وابستگی‌های متقابل مش و شرایط مرزی اعتبارسنجی شدند و در نتیجه دقت و قابلیت اطمینان تضمین شد. مدل MATLAB/Simulink ایجاد شد که رفتار دینامیکی سیستم رباتیک را برای بررسی اثربخشی فرآیند بهینه‌سازی شبیه‌سازی کرد. نتایج شبیه‌سازی افزایش چشمگیری در عملکرد کنترل خوب با کاهش خطای حالت پایدار بیش از 35٪، پاسخ سریع‌تر و کاهش جهش بیش از حد را نشان می‌دهد. گنجاندن مسیرهای بهینه شده در مدل Simulink، پایداری و دقت ردیابی بهبود یافته سیستم را تأیید کرد. به طور کلی، داده‌های ترکیبی تجربی و عددی ارائه شده در کارهای ارائه شده نشان می‌دهد که با دقت بالا، نرمی حرکت بهتر، کنترل عملکرد حرارتی و رابط کارآمد فرآیندها بین ساخت و جوشکاری، سیستم پیشنهادی می‌تواند مطابق انتظار عمل کند. این مطالعه یک چارچوب کامل برای اتصال آزمایش به مدل‌سازی هوشمند ارائه می‌دهد که شکاف بین ساخت تجربی و طراحی را پر می‌کند که به توسعه بیشتر سیستم‌های تولید هوشمند و کاربردهای ربات هوش مصنوعی کمک خواهد کرد.