محور پژوهش
ماشین آلات و تجهیزات پیشرفته
دانشکده / پژوهشکده
پژوهشکده علوم و تکنولوژی زيردريا
عنوان
تجهيزات پيشرفته حوزه دريا
تجهیزات پیشرفته حوزه دریا
محور پژوهش
ماشین‌آلات و تجهیزات پیشرفته
پژوهشکده/دانشکده
پژوهشکده علوم و تکنولوژی زیردریا
عنوان
: بازوهای مکانیکی پیشرفته حوزه زیر دریا
هدف از اجرای پژوهش، کاربردها، مزیت‌ها و ضرورت انجام پروژه
بازوهای مورد استفاده در زیر آب، امروزه به صورت گسترده در صنایع کلیدی مانند صنایع نفت و گاز ،تأسیسات زیر آب و امور پژوهشی در زیر آب مورد استفاده قرار می‌گیرند. سرعت انجام کارها در زیر آب توسط این بازوها نسبتاً آهسته است، با این حال وزن کم، میزان ظرفیت بار مناسب و انعطاف‌پذیری بالا از ویژگی‌های مهم این بازوها هستند. در محیط‌های زیرآب بر خلاف محیط اطراف بازوهای صنعتی، محدوده دید ممکن است از چند متر تا چند سانتیمتر تغییر کند. همچنین فشار هیدرواستاتیک، خوردگی آب شور و وجود ماسه و لجن به همراه عواملی که باعث ایجاد خسارت به بازو می‌شوند، مانند برخورد، سایش و گیرکردن کابل‌ها و شیلنگ‌ها، عواملی هستند که باید در هنگام طراحی بازو به آن‌ها دقت شود. قابلیت تعمیر و نگهداری راحت این بازوها نیز باید این اطمینان را حاصل کند که در هنگام نیاز به آن‌ها در بازه زمانی مناسب آب‌و‌هوایی، قابلیت اطمینان بالایی داشته باشند. برخی از عملیات‌هایی که توسط این بازوها انجام می‌گیرند، عبارتند از: پاکسازی اطراف hatch زیردریایی از آوارها و موانع احتمالی (Error: Reference source not found) باز یا بسته نمودن قلاب‌های بکسل برطرف سازی موانع اطراف زیردریایی در خطر برای رهاسازی آن اتصال و قطع کابل‌ها و سیم‌ها در زیرآب (شکل ) بازیابی اشیا و جمع‌آوری قطعات از زیرآب باز و بسته نمودن شیرها انجام عملیات با انواع ابزارهای موجود برای استفاده در زیر آب انجام عملیات در یک محیط نامشخص، در حالی که خود عملیات نیز قابل پیش‌بینی نیست، باعث نیاز به یک بازوی با درجه آزادی بالا همراه با ویژگی‌های مناسب می‌شود. همچنین تقریباً در همۀ کاربردهای بازوها، تنها بازخورد حسی که به کاربر برگردانده می‌شود، مشاهده محیط از طریق دوربین‌های نصب شده در کنار بازو می‌باشد. در حال حاضر اکثر بازوهای رباتیکی مورد استفاده در زیر آب از بازخورد نیرو1 استفاده نمی‌کنند، در این حالت اگر بازو در حال تماس با سطحی باشد، کاربر قادر به تشخیص این که بازو در حال تماس نیست، یا در حال وارد کردن نیروی زیادی به سطح است، نمی‌باشد، مگراین‌که شواهد ظاهری مانند تغییر شکل یا خم‌شدگی نشان‌دهنده اعمال نیرو باشد. البته در این حالت این نوع تشخیص دیر هنگام خواهد بود و امکان جلوگیری از ایجاد عیب به قطعه کار یا بازو وجود ندارد. با این حال، اگرچه بازخورد نیرویی باعث بهبود عملکرد بازو می‌شود، بدلیل قیمت بالا، پیچیدگی سیستم کنترل و امکان ناپایداری بیشتر، و تمایل کاربران به سیستم‌های ساده برای انجام یک کار، کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. در مورد استفاده بازو از ابزار نیز، ذکر این نکته لازم است که با اتصال دستگیره T شکل، D شکل و یا X شکل به ابزارها (شکل 6 )، در هنگام نیاز به ابزار، بازو ابزار را از محل استقرار آن برداشته و پس از انجام عملیات آن را دوباره در محل قرار می‌دهد.
(الف) (ب) (ج) شکل 6 : در هنگام نیاز به ابزار، بازو ابزار را از محل استقرار آن برداشته و پس از انجام عملیات آن را دوباره در محل قرار می‌دهد. دسته‌های ابزار رایج شامل: الف) دسته T شکل، ب) دسته D شکل و ج) دسته X شکل هستند.
شکل 14 : قطع کابل به کمک دو بازوی مکانیکی و قیچی سیم هیدرولیکی گزارش و شرح زیرساخت‌ها، فعالیت‌ها، و دستاوردها هدف از انجام این پروژه اکتساب فناوری بازوهای مورد استفاده در زیرآب و ساخت یک نمونه آزمایشگاهی می‌باشد. شرح خدمات پروژه به طور کلی شامل موارد زیر می‌باشد: جمع‌آوری اطلاعات و شناسایی فناوری‌های کلیدی: مطالعه اولیه شامل شناخت بازوهای زیرآبی موجود، بررسی مکانیزم‌های آن‌ها و تهیه جدول مقایسه‌ای شناسایی و طبقه‌بندی موضوعی فناوری‌های کلیدی به کار رفته در بازوهای جمع‌آوری شده جمع‌آوری اطلاعات مرتبط با فناوری‌های شناسایی شده مطالعه فعالیت‌های بازو برای کاربرد عملیات نجات، استخراج پارامترهای فنی کلیدی هدف در طراحی بازو و نهایی‌نمودن این پارامترها با توجه به نظر کارفرما طراحی مفهومی بازو با توجه به پارامترهای فنی در نظر گرفته شده در فعالیت قبلی: ترسیم درخت سیستمی ارتباط سیستم‌های مختلف بازو با یکدیگر و دیگر اجزای سیستم بررسی زنجیره سینماتیکی بازو با توجه به مشخصات فنی و عملیاتی بازو، تعیین نوع زنجیره سینماتیکی آن و تصمیم‌گیری در مورد نوع مفاصل (چرخشی یا کشویی) تعیین هندسه و ابعاد لینک‌ها و تعریف ساختار بازو، تعیین پارامترهای دناویت-هارتنبرگ1(D-H) و ترسیم حجمی فضای کاری بازو: لازم به توضیح است که پارامترهای D-H نمایانگر وضع و حالت قرار گرفتن بازو هستند و نه ساختار آن. همچنین، در این مرحله فضای کاری بازو به صورت حجمی مشخص می‌گردد، تا از برطرف شدن نیازها اطمینان حاصل شود. فضای کاری مشخص شده، در هنگام طراحی محل نصب بازو نیز مورد استفاده قرار گرفته و با کمک آن، تشخیص مکان‌هایی که در آن‌ها احتمال برخورد بازو با زیردریایی و ایجاد آسیب وجود دارد، امکان‌پذیر می‌شود. تحلیل استاتیکی بازو و تصحیح ابعاد لینک‌ها و مفاصل گوناگون با در نظر گرفتن بارهای استاتیکی: بارهای استاتیکی شامل بارها و گشتاورهایی هستند که در شرایط عملکرد بازو به آن وارد می‌شوند. این مرحله با کمک نرم‌افزارهای تحلیل دینامیکی مانند Solidworks Motion، و یا Adams انجام می‌گیرد و با تعریف نیروهای وارد به بازو در نرم‌افزار، خروجی‌های دلخواه شامل نیروهای وارده توسط عملگرها و همچنین نیروهای عکس‌العمل در مفاصل محاسبه می‌شوند. تحلیل دینامیکی بازو با کمک نرم‌افزارهای تحلیل دینامیکی و محاسبه نیروهای وارده توسط عملگرها، نیروهای عکس‌العمل در مفاصل و توان مصرفی عملگرها انتخاب عملگرهای بازو با توجه به نیروها و توان‌های لازم محاسبه شده در مراحی تحلیل استاتیکی و دینامیکی، طراحی یا انتخاب عملگرهای هیدرولیکی مورد نیاز و طراحی مدار هیدرولیک بازو و انتخاب اجزای آن تحلیل المان محدود اجزای اصلی بازو شامل لینک‌ها و مفاصل با استفاده از نیروهای محاسبه شده در مراحل قبلی شناسایی قسمت‌های ضعیف و اصلاح آن‌ها: تحلیل المان محدود به کمک نرم‌افزارهایی مانند Ansys و یا Abaqus انجام می‌گیرد. اگر در این مرحله، تغییر در ابعاد و یا شکل لینک‌ها اعمال شود، نیاز به تکرار محاسبات می‌باشد. بنابراین اگرچه روند طراحی به صورت بالا است، ولی ممکن است نیاز به بازگشت به مراحل قبلی بوجود آید. در حقیقت طراحی بازوی مکانیکی نیز مانند دیگر پروسه‌های کلی طراحی، یک روند با انتهای باز و شامل تکرار است. طراحی مقدماتی پنجه بازو و انتخاب عملگرهای هیدرولیکی مورد نیاز استخراج مدل ریاضی بازو با استفاده از نقشه‌های بازو و طراحی سیستم کنترل بازو با توجه به سیستم کنترلی توافق شده طراحی مقدماتی مدار برق بازو با توجه به سیستم کنترلی انتخاب شده طراحی مفهومی واسط کنترلی بازو متناسب با سیستم کنترلی توافق‌شده با کارفرما شناسایی و مطالعه فناوری‌های کلیدی مورد نیاز با توجه به طراحی مقدماتی بازو: لیست نمودن فناوری‌های به کار رفته در طراحی مقدماتی بر حسب محل کاربرد مطالعه فناوری‌های شناسایی شده و اولویت‌بندی از نظر اهمیت کاربرد بررسی وضعیت فناوری‌های شناسایی شده در داخل کشور تعیین روش اکتساب فناوری از میان روش‌های: تحقیق داخلی، واگذاری قراردادی تحقیقات به خارج از پژوهشکده یا خرید محصول آمادۀ فناوری طراحی مبسوط بازوی مکانیکی : طراحی مکانیکی اتصالات مانند اتصالات سیلندرها به میله‌های مفاصل و لینک‌ها، اتصالات میله‌ها به لینک‌ها و ... طراحی جزئیات لینک‌ها و تقسیم آن‌ها به قطعات کوچک‌تر در صورت محدودیت در ساخت طراحی مکان قرارگیری اجزاء مدار هیدرولیک شامل محفظه قرارگیری اجزا ، چگونگی نصب اجزا و .... طراحی جزئیات مدار برق بازو و واسط کنترلی استخراج نقشه‌های اجرایی و تدوین پروسه ساخت یک نمونه آزمایشگاهی ساخت و خرید قطعات مونتاژ بازوی مکانیکی تست شبه میدانی، نصب و راه اندازی تحویل و مستند سازی در نهایت، مستندات پروژه که در حین انجام آن و در مرحله آخر ارائه می‌گردند، بشرح زیر می‌باشند: ارائه مشخصات فنی اجزاء مرتبط با فناوری‌های بررسی شده ارائه سمینار علمی در صورت نیاز کارفرما ارائه گزارش نهایی تصاویر و محتوای گرافیکی مرتبط مهمترین پارامترهای فنی و فناوری های بازوهای مکانیکی مورد استفاده در زیرآب، شامل موارد زیر می باشند: نوع سیستم کنترلی: در مورد بازوهای مورد استفاده در زیر آب به طور عمده سه نوع سیستم کنترلی به کار گرفته می‌شود که شامل کنترل حلقه باز، کنترل حلقه بسته بدون بازخورد نیرو و کنترل حلقه بسته با بازخورد نیرو هستند. از چالش‌های اصلی طراحی در فناوری‌های سیستم‌های کنترل حلقه بسته، می‌توان به موارد زیر اشاره نمود: طراحی الگوریتم‌های پایدار، مقاوم و دارای عملکرد مناسب برای کنترل بازو طراحی سیلندرهای هیدرولیک با قابلیت بازخورد موقعیت، بواسطۀ ترنسدیوسر2 داخلی (شکل ) طراحی عملگرهای نیمه‌دورانی و انتقال‌دهنده‌های دورانی3 به همراه سنسور (شکل 14) واسط‌های کنترلی دارای سنسور زاویه و موتور الکتریکی داخلی (شکل )
شکل 15 : ترنسدیوسر داخلی برای اندازه‌گیری مکانی سیلندر
شکل 16 : عملگر نیمه دورانی به همراه انتقال‌دهنده هیدرولیکی بکار رفته در بازوی Titan 4 ساخت شرکت Schilling Robotics
شکل 17 : واسط کنترلی عملگرهای بازوی رباتیک ساخت شرکت Schilling Robotics درجات آزادی: درجات آزادی بازوهای موجود برای استفاده در زیرآب از 3 درجه آزادی تا 6 درجه آزادی می‌باشند که با بیشتر شدن درجات آزادی، طراحی مکانیزم بازو مشکل‌تر می‌شود. علاوه بر این، در این بازوها از پنجه‌هایی با دو نوع مکانیزم اهرمی یا موازی استفاده می‌شود که معمولاً قابل جایگزینی با یکدیگر هستند. حداکثر طول قابل دسترس: حداکثر طول قابل دسترس بازوهای موجود برای استفاده در زیرآب حداکثر 2 متر می‌باشد. حداکثر طول قابل دسترس توسط بازو، باید بصورت بهینه، نسبت به عملیات در نظر گرفته شده برای بازو انتخاب گردد. زیادتر شدن این مقدار، با فرض ظرفیت بار ثابت، منجر به نیازمندی به انتخاب عملگرهای قوی‌تر و سنگین‌تر و طراحی لینک‌ها با استحکام بالاتر می‌شود که باعث سنگین‌تر شدن کلی بازو می‌گردد. لازم به یادآوری است که وزن بازو به خاطر نصب شدن بازو بر روی زیردریایی یا ربات زیرآبی، دارای اهمیت زیادی می‌باشد. میزان حداکثر بار در حداکثر طول: از دیگر پارامترهای فنی بازوهای مورد استفاده در زیرآب، ظرفیت بار آن‌ها در حداکثر طول آن‌ها می‌باشد که این پارامتر برای بازوهای موجود حداکثر برابر با 300 کیلوگرم می‌باشد. البته مسلماً با افزایش ظرفیت بازو، وزن بازو نیز افزایش می‌یابد. بنابراین باید ظرفیت بازو با توجه به کاربرد مورد نظر بصورت بهینه انتخاب گردد. نوع عملگرهای بازو: برای بازوهای مورد استفاده در زیرآب، دو نوع عملگر الکتریکی و هیدرولیکی قابل استفاده می‌باشد که ظرفیت بار بازوهای هیدرولیکی بسیار بالاتر از ظرفیت بار بازوهای الکتریکی می‌باشد. به همین دلیل، اکثر بازوهای موجود برای استفاده در زیرآب، مجهز به عملگرهای هیدرولیکی می‌باشند. عملگرهای هیدرولیکی به کار گرفته شده در بازوهای هیدرولیکی موجود شامل سیلندرهای هیدرولیکی، موتورهای هیدرولیکی و عملگرهای نیمه دورانی می‌باشند. همچنین در برخی بازوها، در داخل عملگرهای نیمه‌دورانی، از انتقال‌دهنده‌های دورانی استفاده می‌شود. با توجه به چالش برانگیز بودن قطعات، نیاز است که الزام بکارگیری آن‌ها بررسی گردد و فناوری‌های مرتبط مطالعه شود. عمق عملکرد: عمق عملکرد بازوهای موجود برای استفاده در زیرآب حداکثر 6000 متر می‌باشد. عمق عملکرد بازو تعیین کننده نوع سیستم آب بنده عملگرها می‌باشد که مسلماً انتخاب نوع سیستم آببندی در طراحی عملگرها مؤثر است. وزن بازو: به علت نصب بازو بر روی یک وسیله متحرک، وزن بازو یکی از مهمترین پارامترهای فنی بازوهای مورد استفاده در زیر آب می‌باشد که وابسته به دیگر پارامترهای فنی طراحی بازو می‌باشد.
محور پژوهش
ماشین‌آلات و تجهیزات پیشرفته
پژوهشکده/دانشکده
پژوهشکده علوم و تکنولوژی زیردریا
عنوان
: بازوهای مکانیکی پیشرفته حوزه زیر دریا
هدف از اجرای پژوهش، کاربردها، مزیت‌ها و ضرورت انجام پروژه
بازوهای مورد استفاده در زیر آب، امروزه به صورت گسترده در صنایع کلیدی مانند صنایع نفت و گاز ،تأسیسات زیر آب و امور پژوهشی در زیر آب مورد استفاده قرار می‌گیرند. سرعت انجام کارها در زیر آب توسط این بازوها نسبتاً آهسته است، با این حال وزن کم، میزان ظرفیت بار مناسب و انعطاف‌پذیری بالا از ویژگی‌های مهم این بازوها هستند. در محیط‌های زیرآب بر خلاف محیط اطراف بازوهای صنعتی، محدوده دید ممکن است از چند متر تا چند سانتیمتر تغییر کند. همچنین فشار هیدرواستاتیک، خوردگی آب شور و وجود ماسه و لجن به همراه عواملی که باعث ایجاد خسارت به بازو می‌شوند، مانند برخورد، سایش و گیرکردن کابل‌ها و شیلنگ‌ها، عواملی هستند که باید در هنگام طراحی بازو به آن‌ها دقت شود. قابلیت تعمیر و نگهداری راحت این بازوها نیز باید این اطمینان را حاصل کند که در هنگام نیاز به آن‌ها در بازه زمانی مناسب آب‌و‌هوایی، قابلیت اطمینان بالایی داشته باشند. برخی از عملیات‌هایی که توسط این بازوها انجام می‌گیرند، عبارتند از: پاکسازی اطراف hatch زیردریایی از آوارها و موانع احتمالی (Error: Reference source not found) باز یا بسته نمودن قلاب‌های بکسل برطرف سازی موانع اطراف زیردریایی در خطر برای رهاسازی آن اتصال و قطع کابل‌ها و سیم‌ها در زیرآب (شکل ) بازیابی اشیا و جمع‌آوری قطعات از زیرآب باز و بسته نمودن شیرها انجام عملیات با انواع ابزارهای موجود برای استفاده در زیر آب انجام عملیات در یک محیط نامشخص، در حالی که خود عملیات نیز قابل پیش‌بینی نیست، باعث نیاز به یک بازوی با درجه آزادی بالا همراه با ویژگی‌های مناسب می‌شود. همچنین تقریباً در همۀ کاربردهای بازوها، تنها بازخورد حسی که به کاربر برگردانده می‌شود، مشاهده محیط از طریق دوربین‌های نصب شده در کنار بازو می‌باشد. در حال حاضر اکثر بازوهای رباتیکی مورد استفاده در زیر آب از بازخورد نیرو1 استفاده نمی‌کنند، در این حالت اگر بازو در حال تماس با سطحی باشد، کاربر قادر به تشخیص این که بازو در حال تماس نیست، یا در حال وارد کردن نیروی زیادی به سطح است، نمی‌باشد، مگراین‌که شواهد ظاهری مانند تغییر شکل یا خم‌شدگی نشان‌دهنده اعمال نیرو باشد. البته در این حالت این نوع تشخیص دیر هنگام خواهد بود و امکان جلوگیری از ایجاد عیب به قطعه کار یا بازو وجود ندارد. با این حال، اگرچه بازخورد نیرویی باعث بهبود عملکرد بازو می‌شود، بدلیل قیمت بالا، پیچیدگی سیستم کنترل و امکان ناپایداری بیشتر، و تمایل کاربران به سیستم‌های ساده برای انجام یک کار، کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. در مورد استفاده بازو از ابزار نیز، ذکر این نکته لازم است که با اتصال دستگیره T شکل، D شکل و یا X شکل به ابزارها (شکل 6 )، در هنگام نیاز به ابزار، بازو ابزار را از محل استقرار آن برداشته و پس از انجام عملیات آن را دوباره در محل قرار می‌دهد.
(الف) (ب) (ج) شکل 6 : در هنگام نیاز به ابزار، بازو ابزار را از محل استقرار آن برداشته و پس از انجام عملیات آن را دوباره در محل قرار می‌دهد. دسته‌های ابزار رایج شامل: الف) دسته T شکل، ب) دسته D شکل و ج) دسته X شکل هستند.
شکل 14 : قطع کابل به کمک دو بازوی مکانیکی و قیچی سیم هیدرولیکی گزارش و شرح زیرساخت‌ها، فعالیت‌ها، و دستاوردها هدف از انجام این پروژه اکتساب فناوری بازوهای مورد استفاده در زیرآب و ساخت یک نمونه آزمایشگاهی می‌باشد. شرح خدمات پروژه به طور کلی شامل موارد زیر می‌باشد: جمع‌آوری اطلاعات و شناسایی فناوری‌های کلیدی: مطالعه اولیه شامل شناخت بازوهای زیرآبی موجود، بررسی مکانیزم‌های آن‌ها و تهیه جدول مقایسه‌ای شناسایی و طبقه‌بندی موضوعی فناوری‌های کلیدی به کار رفته در بازوهای جمع‌آوری شده جمع‌آوری اطلاعات مرتبط با فناوری‌های شناسایی شده مطالعه فعالیت‌های بازو برای کاربرد عملیات نجات، استخراج پارامترهای فنی کلیدی هدف در طراحی بازو و نهایی‌نمودن این پارامترها با توجه به نظر کارفرما طراحی مفهومی بازو با توجه به پارامترهای فنی در نظر گرفته شده در فعالیت قبلی: ترسیم درخت سیستمی ارتباط سیستم‌های مختلف بازو با یکدیگر و دیگر اجزای سیستم بررسی زنجیره سینماتیکی بازو با توجه به مشخصات فنی و عملیاتی بازو، تعیین نوع زنجیره سینماتیکی آن و تصمیم‌گیری در مورد نوع مفاصل (چرخشی یا کشویی) تعیین هندسه و ابعاد لینک‌ها و تعریف ساختار بازو، تعیین پارامترهای دناویت-هارتنبرگ1(D-H) و ترسیم حجمی فضای کاری بازو: لازم به توضیح است که پارامترهای D-H نمایانگر وضع و حالت قرار گرفتن بازو هستند و نه ساختار آن. همچنین، در این مرحله فضای کاری بازو به صورت حجمی مشخص می‌گردد، تا از برطرف شدن نیازها اطمینان حاصل شود. فضای کاری مشخص شده، در هنگام طراحی محل نصب بازو نیز مورد استفاده قرار گرفته و با کمک آن، تشخیص مکان‌هایی که در آن‌ها احتمال برخورد بازو با زیردریایی و ایجاد آسیب وجود دارد، امکان‌پذیر می‌شود. تحلیل استاتیکی بازو و تصحیح ابعاد لینک‌ها و مفاصل گوناگون با در نظر گرفتن بارهای استاتیکی: بارهای استاتیکی شامل بارها و گشتاورهایی هستند که در شرایط عملکرد بازو به آن وارد می‌شوند. این مرحله با کمک نرم‌افزارهای تحلیل دینامیکی مانند Solidworks Motion، و یا Adams انجام می‌گیرد و با تعریف نیروهای وارد به بازو در نرم‌افزار، خروجی‌های دلخواه شامل نیروهای وارده توسط عملگرها و همچنین نیروهای عکس‌العمل در مفاصل محاسبه می‌شوند. تحلیل دینامیکی بازو با کمک نرم‌افزارهای تحلیل دینامیکی و محاسبه نیروهای وارده توسط عملگرها، نیروهای عکس‌العمل در مفاصل و توان مصرفی عملگرها انتخاب عملگرهای بازو با توجه به نیروها و توان‌های لازم محاسبه شده در مراحی تحلیل استاتیکی و دینامیکی، طراحی یا انتخاب عملگرهای هیدرولیکی مورد نیاز و طراحی مدار هیدرولیک بازو و انتخاب اجزای آن تحلیل المان محدود اجزای اصلی بازو شامل لینک‌ها و مفاصل با استفاده از نیروهای محاسبه شده در مراحل قبلی شناسایی قسمت‌های ضعیف و اصلاح آن‌ها: تحلیل المان محدود به کمک نرم‌افزارهایی مانند Ansys و یا Abaqus انجام می‌گیرد. اگر در این مرحله، تغییر در ابعاد و یا شکل لینک‌ها اعمال شود، نیاز به تکرار محاسبات می‌باشد. بنابراین اگرچه روند طراحی به صورت بالا است، ولی ممکن است نیاز به بازگشت به مراحل قبلی بوجود آید. در حقیقت طراحی بازوی مکانیکی نیز مانند دیگر پروسه‌های کلی طراحی، یک روند با انتهای باز و شامل تکرار است. طراحی مقدماتی پنجه بازو و انتخاب عملگرهای هیدرولیکی مورد نیاز استخراج مدل ریاضی بازو با استفاده از نقشه‌های بازو و طراحی سیستم کنترل بازو با توجه به سیستم کنترلی توافق شده طراحی مقدماتی مدار برق بازو با توجه به سیستم کنترلی انتخاب شده طراحی مفهومی واسط کنترلی بازو متناسب با سیستم کنترلی توافق‌شده با کارفرما شناسایی و مطالعه فناوری‌های کلیدی مورد نیاز با توجه به طراحی مقدماتی بازو: لیست نمودن فناوری‌های به کار رفته در طراحی مقدماتی بر حسب محل کاربرد مطالعه فناوری‌های شناسایی شده و اولویت‌بندی از نظر اهمیت کاربرد بررسی وضعیت فناوری‌های شناسایی شده در داخل کشور تعیین روش اکتساب فناوری از میان روش‌های: تحقیق داخلی، واگذاری قراردادی تحقیقات به خارج از پژوهشکده یا خرید محصول آمادۀ فناوری طراحی مبسوط بازوی مکانیکی : طراحی مکانیکی اتصالات مانند اتصالات سیلندرها به میله‌های مفاصل و لینک‌ها، اتصالات میله‌ها به لینک‌ها و ... طراحی جزئیات لینک‌ها و تقسیم آن‌ها به قطعات کوچک‌تر در صورت محدودیت در ساخت طراحی مکان قرارگیری اجزاء مدار هیدرولیک شامل محفظه قرارگیری اجزا ، چگونگی نصب اجزا و .... طراحی جزئیات مدار برق بازو و واسط کنترلی استخراج نقشه‌های اجرایی و تدوین پروسه ساخت یک نمونه آزمایشگاهی ساخت و خرید قطعات مونتاژ بازوی مکانیکی تست شبه میدانی، نصب و راه اندازی تحویل و مستند سازی در نهایت، مستندات پروژه که در حین انجام آن و در مرحله آخر ارائه می‌گردند، بشرح زیر می‌باشند: ارائه مشخصات فنی اجزاء مرتبط با فناوری‌های بررسی شده ارائه سمینار علمی در صورت نیاز کارفرما ارائه گزارش نهایی تصاویر و محتوای گرافیکی مرتبط مهمترین پارامترهای فنی و فناوری های بازوهای مکانیکی مورد استفاده در زیرآب، شامل موارد زیر می باشند: نوع سیستم کنترلی: در مورد بازوهای مورد استفاده در زیر آب به طور عمده سه نوع سیستم کنترلی به کار گرفته می‌شود که شامل کنترل حلقه باز، کنترل حلقه بسته بدون بازخورد نیرو و کنترل حلقه بسته با بازخورد نیرو هستند. از چالش‌های اصلی طراحی در فناوری‌های سیستم‌های کنترل حلقه بسته، می‌توان به موارد زیر اشاره نمود: طراحی الگوریتم‌های پایدار، مقاوم و دارای عملکرد مناسب برای کنترل بازو طراحی سیلندرهای هیدرولیک با قابلیت بازخورد موقعیت، بواسطۀ ترنسدیوسر2 داخلی (شکل ) طراحی عملگرهای نیمه‌دورانی و انتقال‌دهنده‌های دورانی3 به همراه سنسور (شکل 14) واسط‌های کنترلی دارای سنسور زاویه و موتور الکتریکی داخلی (شکل )
شکل 15 : ترنسدیوسر داخلی برای اندازه‌گیری مکانی سیلندر
شکل 16 : عملگر نیمه دورانی به همراه انتقال‌دهنده هیدرولیکی بکار رفته در بازوی Titan 4 ساخت شرکت Schilling Robotics
شکل 17 : واسط کنترلی عملگرهای بازوی رباتیک ساخت شرکت Schilling Robotics درجات آزادی: درجات آزادی بازوهای موجود برای استفاده در زیرآب از 3 درجه آزادی تا 6 درجه آزادی می‌باشند که با بیشتر شدن درجات آزادی، طراحی مکانیزم بازو مشکل‌تر می‌شود. علاوه بر این، در این بازوها از پنجه‌هایی با دو نوع مکانیزم اهرمی یا موازی استفاده می‌شود که معمولاً قابل جایگزینی با یکدیگر هستند. حداکثر طول قابل دسترس: حداکثر طول قابل دسترس بازوهای موجود برای استفاده در زیرآب حداکثر 2 متر می‌باشد. حداکثر طول قابل دسترس توسط بازو، باید بصورت بهینه، نسبت به عملیات در نظر گرفته شده برای بازو انتخاب گردد. زیادتر شدن این مقدار، با فرض ظرفیت بار ثابت، منجر به نیازمندی به انتخاب عملگرهای قوی‌تر و سنگین‌تر و طراحی لینک‌ها با استحکام بالاتر می‌شود که باعث سنگین‌تر شدن کلی بازو می‌گردد. لازم به یادآوری است که وزن بازو به خاطر نصب شدن بازو بر روی زیردریایی یا ربات زیرآبی، دارای اهمیت زیادی می‌باشد. میزان حداکثر بار در حداکثر طول: از دیگر پارامترهای فنی بازوهای مورد استفاده در زیرآب، ظرفیت بار آن‌ها در حداکثر طول آن‌ها می‌باشد که این پارامتر برای بازوهای موجود حداکثر برابر با 300 کیلوگرم می‌باشد. البته مسلماً با افزایش ظرفیت بازو، وزن بازو نیز افزایش می‌یابد. بنابراین باید ظرفیت بازو با توجه به کاربرد مورد نظر بصورت بهینه انتخاب گردد. نوع عملگرهای بازو: برای بازوهای مورد استفاده در زیرآب، دو نوع عملگر الکتریکی و هیدرولیکی قابل استفاده می‌باشد که ظرفیت بار بازوهای هیدرولیکی بسیار بالاتر از ظرفیت بار بازوهای الکتریکی می‌باشد. به همین دلیل، اکثر بازوهای موجود برای استفاده در زیرآب، مجهز به عملگرهای هیدرولیکی می‌باشند. عملگرهای هیدرولیکی به کار گرفته شده در بازوهای هیدرولیکی موجود شامل سیلندرهای هیدرولیکی، موتورهای هیدرولیکی و عملگرهای نیمه دورانی می‌باشند. همچنین در برخی بازوها، در داخل عملگرهای نیمه‌دورانی، از انتقال‌دهنده‌های دورانی استفاده می‌شود. با توجه به چالش برانگیز بودن قطعات، نیاز است که الزام بکارگیری آن‌ها بررسی گردد و فناوری‌های مرتبط مطالعه شود. عمق عملکرد: عمق عملکرد بازوهای موجود برای استفاده در زیرآب حداکثر 6000 متر می‌باشد. عمق عملکرد بازو تعیین کننده نوع سیستم آب بنده عملگرها می‌باشد که مسلماً انتخاب نوع سیستم آببندی در طراحی عملگرها مؤثر است. وزن بازو: به علت نصب بازو بر روی یک وسیله متحرک، وزن بازو یکی از مهمترین پارامترهای فنی بازوهای مورد استفاده در زیر آب می‌باشد که وابسته به دیگر پارامترهای فنی طراحی بازو می‌باشد.