خستگي مكانيكي قطعات استراتژيك در دو رژيم كم پرخه و پر چرخه رخ مي دهد. براي آزمون قطعات در رژيم كم چرخه تجهيزات بارگذاري متعدد و متنوعي وجود دارد، اما تجهيزات بارگذاري در رژيم خستگي پرچرخه داراي پيچيدگي هاي خاصي مي باشد. در سيستم پيشنهادي ما، فرايند آزمون خستگي با فركانس بالا و با استفاده از بارگذاري خمشي رزونانسي انجام مي شود. در اين اختراع سيستم به طور حلقه بسته كنترل مي شود و كاربر وظيفه نظارتي را بر عهده دارد. سيستم با الگوريتم شناسايي رزونانس طبيعي اول سازه را استخراج و در سطح تعيين شده اي به تعداد سيكل هاي معيني بارگذاري را اعمال مي نمايند. نحوه اعمال بار با استفاده از روش كاليبراسيون در سطح دلخواه قابل كنترل مي باشد. آرايش تجهيزات، طراحي فيكسچر نگهدارنده قطعات، نحوه بارگذاري، درگيري قطعات، نحوه ي كاليبراسيون، تجهيزات بارگذاري و ابزاردقيق جزئيات اين اختراع مي باشند.

عنوان: طراحي مكانيكي و ساخت ربات انسان‌نما سورنا 3 زمينه فني: مكانيك مشكل فني و اساس راه حل ارائه شده براي آن(اجمالي): طراحي و ساخت ربات انسان‌نما ازنظر مشخصات فيزيكي همچون قد و وزن، مسئله تعادل ربات را به ميزان قابل‌توجهي تحت تأثير قرار مي‌دهد. زيرا كه پارامترهاي حركتي ربات انسان‌نما به دليل ساختار فيزيكي غيرخطي آن به‌شدت تحت تأثير وزن و اينرسي ربات و قد آن و طول لينك‌ها مي‌باشد. بدين منظور انتخاب موتورهاي مناسب و جنس بدنه و نحوه جانمايي موتورهاي و ساير تجهيزات و اجزاي ربات بسيار حائز اهميت ميباشد. بنابراين طراحي اجزا و جانمايي موتورهاي و مفاصل و انتخاب تعداد درجه آزادي و نوع آن براي عملكرد مناسب ربات از چالش‌هاي حوزه‌ي طراحي مكانيكي محسوب مي‌شود. همچنين پرواضح است كه انتخاب جنس اجزاي ربات موجب كاهش وزن ربات مي‌شود كه مي‌تواند عملكرد ربات را بسيار بهبود بخشد. از طرفي ساخت اجزا و مفاصل و دقت ساخت و مونتاژ اجزا نيز در كنترل رفتار حركتي ربات بسيار تأثيرگذار است و تا جايي كه امكان دارد بايد صلبيت مكانيزم حفظ شود. بيان واضح و دقيق مزاياي اختراع؛ تعداد درجه آزادي ربات، ميزان مانور پذيري ربات را افزايش مي‌دهد و از طرفي موجب پيچيدگي ديناميكي و كنترلي ربات مي‌شود به همين منظور ربات انسان‌نماي مورد نظر داراي 31 درجه آزادي )6 درجه در هر پا 4درجه در هر بازو و 4درجه در هر دست و 2 درجه در گردن) مي‌باشد كه اين تعداد درجات آزادي همه‌ي مانورهاي حركتي موردنياز ربات را برطرف مي‌سازد و اين طراحي يك طراحي منحصر به فرد بر حسب نيازهاي ربات¬هاي انسان¬نما مي¬باشد.

طراحي و ساخت يك ربات چهارپا با يك درجه آزادي اضافي در كمر،در اين اختراع آورده شده‌است كه زمينه فني مربوط به آن مكانيك و رباتيك است. پارامترهاي حركتي ربات چهارپا به دليل ساختار فيزيكي غيرخطي آن به شدت تحت تاثير وزن و اينرسي ربات و طول لينك ها مي‌باشد بدين منظور انتخاب موتورهاي مناسب و جنس بدنه و نحوه‌ي جانمايي موتورها و ساير تجهيزات و اجزاي ربات بسيار حائز اهميت مي‌باشد. بنابراين طراحي اجزا و جانمايي موتورها و مفاصل و انتخاب تعداد درجه آزادي و نوع آن براي عملكرد مناسب ربات از چالش‌هاي حوزه‌ي طراحي مكانيكي محسوب مي‌شود. همچنين پرواضح است كه انتخاب جنس اجزاي ربات موجب كاهش وزن ربات مي‌شود كه مي‌تواند عملكرد ربات را بسيار بهبود بخشد. از طرفي ساخت اجزا و مفاصل و دقت ساخت و مونتاژ اجزا نيز در كنترل رفتار حركتي ربات بسيار تاثيرگذار است و تا جايي كه امكان دارد بايد صلبيت مكانيزم حفظ شود. شايان ذكر است كه در ربات‌هاي پادار استاتيكي سرعت ربات پايين بوده به طوري كه مي توان از اثرات اينرسي صرف‌نظر نمود. در حالي كه ربات‌هاي پادار ديناميكي داراي سرعت به مراتب بيشتري بوده و اثرات اينرسي ربات بايد در نظر گرفته شود. ساختار ربات چهارپاي الهام‌يافته از طبيعت مورد نظر در اين طرح به زيربخش‌هاي طراحي ، ديناميك و كنترل و الكترونيك تقسيم مي‌شود. تعداد درجه آزادي ربات، ميزان مانورپذيري ربات را افزايش مي دهد و از طرفي موجب پيچيدگي ديناميكي و كنترلي ربات مي‌شود به همين منظور ربات چهارپاي مورد نظر داراي 19 درجه آزادي (3 درجه در در هر پا، 6 درجه آزادي غيرفعال بدنه و درجه آزادي كمر ) مي باشد كه اين تعداد درجات آزادي همه ي مانورهاي حركتي مورد نياز ربات را برطرف مي سازد. درجات آزادي در هر پا به گونه‌اي تنظيم و طراحي شده است كه پايداري ربات در حين حركت حفظ شود و همچنين ربات بتواند حركت‌هاي مختلف را انجام دهد. درجه آزادي اضافي كمر ربات، مانورپذيري ربات را افزايش داده و ربات قادر به برداشتن گام‌هاي بلندتر با سرعت بيشتري است.

ربات انسان نما به رباتي اطلاق مي شود كه بر روي دو پاي خود راه مي رود و رفتار انسان را تقليد مي كند. ربات انسان نما سورنا 3 عنوان اختراع مورد نظر است كه داراي 31 درجه آزادي با وزن 98 كيلوگرم و قدر 190 سانتي متر است. مشخصات كامل ربات در بخش اصلي گزارش ثبت اخترع آورده شده است.

در اين گزارش به ارائه ي توضيحات \\" طراحي و ساخت پروتز دست بيورباتيكي به كمك مواد هوشمند\\" پرداخته خواهد شد كه براي ثبت اختراع در اداره كل مالكيت صنعتي ارائه گرديده است. هدف از اين طرح، توليد يك نمونه ربات نوين همانند پنجه ي دست انسان مي باشد كه بتواند با استفاده از فنرهاي داراي آلياژ حافظه‌دار و مواد هوشمند فعالسازي شده و انگشتان خود را باز و بسته كند. هدف از طراحي اين ربات، شباهت حداكثري به ظاهر طبيعي دست انسان و عملكرد مشابه دست انسان مي باشد. بدين منظور از يك طرح اوليه ي دست انسان به عنوان نمونه ي اوليه استفاده شده است. در مرحله ي بعد جزئيات مكانيزم مورد نظر بر روي طرح اوليه پياده سازي شده است. به طور نمونه، مفاصل و سوراخ هاي مطلوب براي عبور نخ و كش ها در نظر گرفته شده است. به منظور توليد هر چه دقيق تر ربات، از فناوري پرينت سه بعدي استفاده شده است. جنس استفاده شده در اين فناوري پلي لاكتيك اسيد (PLA) مي باشد كه داراي مقاومت مناسب براي تحمل نيروهاي اعمالي در ربات و همچنين ظاهر مناسب براي استفاده در اين ربات مي باشد. به منظور باز و بسته نمودن انگشتان ربات از فنرهاي داراي آلياژ حافظه دار و ساخته شده با مواد هوشمند استفاده شده است. اين فنرها قابليت تغيير طول در صورت تغيير دما را دارا بوده و مي توان با استفاده از عبور جريان الكتريكي مناسب تغيير طول مطلوب را ايجاد نمود. علت استفاده از اين مواد در ربات، كم حجم بودن و همچنين فعالسازي آسان بوده و مي توان از آنها به عنوان يك فعالساز مناسب در ربات استفاده نمود. از جمله نوآوري هاي اين ربات مي توان به شباهت بالاي ربات به دست طبيعي انسان، استفاده از فنرهاي آلياژ حافظه دار به عنوان عملگر توليد با دقت بالا توسط فناوري پرينت سه بعدي اشاره نمود. از جمله مصارف اين ربات مي توان به صنايع پزشكي به عنوان پروتز دست مصنوعي براي معلولان و بيماران قطع نخاع اشاره نمود. همچنين از اين نمونه ربات مي توان در محيطهاي خطرناك و آلوده ي صنعتي استفاده نمود.

تست كنترل كيفيت قطعات توليد شده در خط توليد كارخانه¬ها از اهميت بسيار بالايي برخوردار است ولي امروزه با مشكلاتي مواجه است. از اين قبيل مشكلات مي¬توان به پرهزينه بودن، وقت¬گير بودن، عدم امكان تست تمام قطعات توليد شده، نياز به تخريب تعدادي از قطعات توليد شده در تست¬هاي مخرب، نياز به تجهيزات پيشرفته و ... اشاره كرد. در اين طرح به دنبال ايجاد شرايط مناسب براي انجام آزمون كنترل كيفيت مي¬باشيم كه بتوان به كمك آن تمام قطعات توليد شده را به روش آزمون غيرمخرب و با صرف كم¬ترين هزينه¬ها و امكانات مورد ارزيابي قرار دهيم. راه حل مناسب براي دستيابي به اين هدف استفاده از روش تست آكوستيك رزونانسي مي¬باشد. از ويژگي¬هاي برجسته اين طرح مي¬توان به ايجاد ارتباط متناظر بين فركانس طبيعي يك قطعه و صداي ناشي از اعمال ضربه به آن اشاره كرد. از اين ويژگي مي¬توان در صنايع مختلف براي حصول اطمينان از صحت ساخت قطعات توليدي استفاده نمود و همچنين مي¬توان از نتايج حاصل از آزمايش، براي دست¬يابي به هدف موردنظر مانند چيدمان قطعات به كمك فركانس آن¬ها استفاده نمود.