دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 55 8 2023 10 23 Designing and building a dialogue mechanism suitable for RoboPuppet with using deep inference learning طراحی و ساخت یک مکانیزم گفت‌وگو مناسب روبو خیمه‌شب‌باز با قابلیت یادگیری عمیق 919 942 5302 10.22060/mej.2023.22001.7553 FA مسعود امیرخانی گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران حامد شهبازی گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران Journal Article 2022 12 09 This research endeavors to construct a mechanism, blending text mining and natural language processing, to apply a deep learning dialogue and deep reasoning approach to "Puppet robot." Historically, tent dolls have been an ancient method of interacting with audiences, being directly managed by an operator. With breakthroughs in artificial intelligence and deep learning, it is now possible to reduce the dependence of tent dolls on operators, thereby enabling them to communicate intelligently with audiences. The robot, by identifying the audience's Persian speech, ascertains a fitting answer to their inquiries and broadcasts it in audible Persian. The dialogue mechanism, deeply ingrained in a deep learning algorithm, identifies the user's question and proffers a range of possible answers from the robot's dataset categories. Utilizing the highest probability, the category containing the user's question is identified, and responses to those questions are selected at random. Additionally, the Robo Tent Dialogue mechanism comprises several uncomplicated conditional sections that can furnish suitable responses to repetitive or inappropriate questions. Through diverse training and by altering parameters in the robot's deep learning model, using a 64-class dataset, results reveal that the application of technologically advanced, high-neuron layers outperforms multi-layers without detrimentally impacting the model's final accuracy. هدف از این پژوهش، طراحی و ساخت یک مکانیزم گفت‌وگو بر مبنای متن‌کاوی و پردازش زبان طبیعی بر روی یک روبو خیمه‌شب‌باز با قابلیت یادگیری عمیق گفت‌وگو با رویکرد استدلال عمیق است. عروسک‌های خیمه‌شب‌باز یکی از قدیمی‌ترین عروسک‌ها در حوزه تعامل با مخاطبین است که به صورت مستقیم توسط یک گرداننده کنترل می‌شود. با توجه به پیشرفت‌های بیان‌شده در هوش مصنوعی و یادگیری عمیق، می‌توان شرایطی را فراهم کرد که وابستگی عروسک‌های خیمه‌شب‌باز به گرداننده کاهش یابد و با هوشمندی با مخاطبین ارتباط برقرار کند. این ربات، با تشخیص گفتار فارسی مخاطب، یک پاسخ مناسب برای پرسش تعیین می‌کند و به صورت صوتی و با زبان فارسی پخش می‌کند. اهمیت این موضوع در ایجاد مکانیزم گفت‌وگو مناسب است. این مکانیزم، یک الگوریتم یادگیری عمیق است که با تشخیص سوال مطرح‌شده توسط کاربر، یک مجموعه احتمالات از دسته‌بندی‌های قرارگرفته در مجموعه داده ربات ارائه می‌دهد و با در نظر گرفتن بالاترین احتمال، دسته موردنظر که پرسش کاربر در آن قرار می‌گیرد مشخص می‌شود و از بین پاسخ‌هایی که برای آن دسته سوال در نظر گرفته شده‌است، یک پاسخ به صورت تصادفی انتخاب می‌گردد. علاوه‌براین، مکانیزم گفت‌وگو روبو خیمه‌شب‌باز دارای چند بخش ساده شرطی است که می‌تواند به سوالات تکراری یا نامفهوم پاسخ مناسبی ارائه دهد. در نتایج حاصل از آموزش‌های مختلف با تغییر پارامترها در مدل یادگیری عمیق این ربات با مجموعه داده 64 کلاسی مشخص شد که استفاده از لایه‌های مزدحم با نرون‌های زیاد بهتر از چند لایه از آنها عمل می‌کند و میزان دقت آنها تاثیر زیادی در دقت نهایی مدل ندارد.

https://mej.aut.ac.ir/article_5302_b7046757c3682a28c5bf2024e57678a0.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 55 8 2023 10 23 Singularity, dynamics, and kinetics analysis of a 5 degrees of freedom parallel robot using screw theory تحلیل دینامیکی یک ربات موازی 5 درجه آزادی با بکارگیری تئوری پیچه و استخراج نقاط تکین 943 970 5275 10.22060/mej.2023.22216.7580 FA سعید خسروی پژوهشکده فناوری‌های مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران مریم قصاب زاده سر یزدی پژوهشکده فناوری‌های مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران Journal Article 2023 02 20 This paper examines a parallel robot with 5 degrees of freedom with a linear platform. Parallel robots have a restricted workspace, and singularities make the workspace even more confined. So the behavior of the robot in the workplace is examined by focusing on kinematics and dynamics. To do kinematic analysis, the constraint equations are developed using the geometric relations, and the speed and acceleration equations of the robot are derived. The Jacobian matrix is then calculated using the screw theory, and the state of the singularities in the workspace is determined based on the Jacobian matrix. Considering the singularity and physical and geometric limitations, an algorithm for calculating the workspace is presented. In addition, the kinematic index of dexterity is investigated using the Jacobian matrix as a measure of the robot's closeness to the singular configurations. The results of solving kinematic and dynamic problems are validated with the output of the simulation in MATLAB software. در این مقاله ربات موازی 5 درجه آزادی با مجری نهایی خطی بررسی می‌شود. در این ربات توانایی جهت‌گیری مجری نهایی در فضای‌کاری، مزیتی برای انجام فرایند ماشینکاری سطوح پیچیده است. با چنین کاربردی، تحلیل عملکرد دینامیکی ربات از اهمیت بالایی برخوردار است. از طرفی ربات‌های موازی، فضای کاری محدودی دارند و تکینگی‌های آن‌ها، فضای کاری را محدودتر می‌کند. از این رو با تمرکز بر دو حوزه سینماتیک و دینامیک، رفتار عملکردی این ربات در فضای کاری مورد مطالعه قرار می‌گیرد. به منظور انجام تحلیل سینماتیک، با استفاده از روابط هندسی و برداری، معادلات قید استخراج و سپس، معالات حاکم بر سرعت و شتاب ربات بدست‌ می‌آید. سپس با بکارگیری تئوری پیچه ماتریس ژاکوبین استخراج و با بررسی آن وضعیت تکینگی‌ها درون فضای‌کاری تعیین می‌گردد. با در نظرگرفتن تکینگی و محدودیت‌های فیزیکی و هندسی، الگوریتمی برای محاسبه فضای کاری ارائه می‌شود. همچنین با استفاده از ماتریس ژاکوبین، شاخص سینماتیکی چالاکی بعنوان معیاری برای نزدیکی ربات به نقاط تکینه بررسی می‌گردد. در ادامه، معادلات دینامیکی حاکم بر ربات با استفاده از تئوری پیچه که مزایای هردو روش اویلر-لاگرانژ و نیوتن را داراست، استخراج گردیده و نتایج حل مسائل سینماتیک و دینامیک با خروجی شبیه‌سازی مکانیزم در محیط سیمولینک متلب اعتبارسنجی می‌شود.

https://mej.aut.ac.ir/article_5275_5e69fda38cda2060819766569fd93aa5.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 55 8 2023 10 23 Numerical modeling of rock cutting with abrasive waterjet to determine the optimal parameters affecting cutting depth and volume مدل‌سازی عددی برش سنگ با جت آب ساینده به منظور تعیین محدوده بهینه پارامترهای مؤثر بر عمق و حجم برش 971 994 5312 10.22060/mej.2023.22439.7619 FA ستار مهدوری دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی‌تکنیک تهران)، تهران، ایران 0000-0002-2934-9500 پدرام بختیاری هفت‌لنگ گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران حبیب سایه وند گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران 0000-0003-1554-1128 Journal Article 2023 06 03 In this research, the optimal parameters have been investigated with the aim of increasing the efficiency and improving the quality of rock cutting using an Abrasive Water Jet (AWJ) through the modeling of high-velocity two-phase flow (water and abrasive). The rock-cutting process by AWJ has been simulated using the combined finite element method-smoothed particle hydrodynamics in LS-DYNA software. For this purpose, the effect of parameters of jet velocity, dwell time, changes in volumetric concentration, and changes in the diameter of abrasive particles on the cutting depth and cutting volume of siltstone and shale rock specimens have been investigated. Numerical modeling results showed that with increasing velocity, the cutting depth and cutting volume increased. As the dwell time increases, the energy used by the AWJ to cut the rock increases, which would lead to an increase in the depth and volume of the cut. By increasing the volumetric concentration of abrasive particles up to 3%, the depth and volume of the cut increased with a gentle slope, and after that, no significant improvement was observed. Also, by increasing the diameter of the abrasive particles up to 1.25 mm for siltstone and 1 mm for shale, the depth and volume of the cut increased at first, and after that, they remained constant or decreased. در این تحقیق به منظور افزایش راندمان و بهبود کیفیت برش سنگ‌ها توسط جت آب ساینده، محدوده بهینه پارامتر‌های مؤثر بر برش از طریق مدل‌سازی جریان پر سرعت دوفازی (آب و ساینده) بررسی شده است. فرآیند برش سنگ توسط جت آب ذره‌ای به روش اجزاء محدود- هیدرودینامیک ذرات روان شبیه‌سازی شده است. برای این منظور اثر پارامتر‌های سرعت، ‌زمان توقف، تغییر غلظت حجمی و تغییر قطر ذرات ساینده بر روی عمق و حجم برش سنگ‌های‌ سیلت‌استون و شیل بررسی شده است. نتایج مدل‌سازی عددی نشان می‌دهد که با افزایش سرعت، مقدار عمق و حجم برش سنگ افزایش می‌یابد. همچنین با افزایش زمان توقف، انرژی مصرفی جت آب برای برش سنگ بیشتر می‌شود که منجر به افزایش عمق و حجم برش خواهد شد. با افزایش غلظت حجمی ذرات ساینده تا 3 درصد، عمق و حجم برش با شیب ملایم افزایش یافته و بعد از آن بهبود چشم‌گیری در افزایش عمق و حجم برش مشاهده نمی‌شود. با افزایش قطر ذرات ساینده تا1/25 میلی‌متر برای سیلت‌استون و 1 میلی‌متر برای شیل عمق و حجم برش زیاد شده و بعد از آن عمق و حجم برش ثابت مانده و یا کاهش می‌یابد.

https://mej.aut.ac.ir/article_5312_5e0f17d9e09d1881692cf84a3b869f75.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 55 8 2023 10 23 Numerical and Empirical Investigation on Bending Behavior of Composite Bipolar Plates for Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cells مطالعه عددی و آزمایشگاهی رفتار خمشی صفحات دوقطبی کامپوزیتی پیل سوختی پلیمری 995 1008 5276 10.22060/mej.2023.21720.7495 FA لیلا امامی دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، تهران، ایران محمد مهدی برزگری دانشگاه صنعتی مالک اشتر، پژوهشکده علوم و فناوری شمال، فریدونکنار، ایران محمد رضا زمانی دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، تهران، ایران Journal Article 2022 08 24 Polymer electrolyte membrane fuel cells, as an energy generator, convert the chemical energy of the fuel directly into electrical energy. An important component of polymer fuel cells is bipolar plates, which are responsible for the distribution of fuel and oxidants and facilitate the management of water inside the cell and the transmission of electric current. In this study, the fracture method of graphite-based composite bipolar plates of polymer fuel cells under bending loads was investigated experimentally and numerically. Simple and perforated composite bipolar plates were tested and simulated with the approach of determining flexural stability under static load. In numerical analysis, mechanical simulation using the finite element method and Abaqus software were used. Then, after making the laboratory samples, the experimental test of three-point bending was performed on them to validate the simulation results. Finally, the results of numerical and experimental analyses of the flexural behavior of composite bipolar plates were compared with each other. A comparison of the results of numerical and experimental analyses showed that the results of these two methods had an acceptable agreement with each other. In addition, the presence of a high percentage of graphite as well as high fragility weakens the body, and beams of this material increase the specimen of the sample, which occurs only due to the molecular bond of graphite, which causes the graphite to slip. پیل‌های سوختی پلیمری به‌عنوان مولد انرژی، انرژی شیمیایی سوخت را به صورت مستقیم به انرژی الکتریکی تبدیل می‌نماید. از اجزای مهم پیل‌های سوختی پلیمری، صفحات دوقطبی هستند که نقش توزیع سوخت و اکسیدان و تسهیل مدیریت آب در داخل سلول و انتقال جریان الکتریکی را بر عهده دارند. در این پژوهش، نحوه‌ی شکست صفحات دوقطبی کامپوزیتی پایه گرافیت پیل‌های سوختی پلیمری تحت اثر بارهای خمشی به روش تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفت. صفحات دوقطبی‌ کامپوزیتی ساده و دارای سوراخ با رویکرد تعیین پایداری خمشی تحت بار استاتیکی آزمایش و شبیه‌سازی شد. در تحلیل عددی، شبیه‌سازی مکانیکی به کمک روش اجزای محدود و با استفاده از نرم‌افزار آباکوس بکار گرفته شد. در ادامه پس از ساخت نمونه‌های آزمایشگاهی، آزمون تجربی خمش سه‌نقطه‌ای بر روی آن‌ها با هدف صحه‌گذاری نتایج شبیه‌سازی انجام شد. در پایان، نتایج تحلیل‌های عددی و تجربی رفتار خمشی صفحات دو‌قطبی کامپوزیتی با یکدیگر مقایسه شد. مقایسه نتایج تحلیل‌های عددی و تجربی نشان داد که نتایج این دو روش انطباق قابل قبولی با یکدیگر داشته‌اند. علاوه بر این، وجود درصد گرافیت بالا و همچنین شکنندگی بالا موجب تضعیف جسم شده و تیرهایی از این جنس افزایش خیز نمونه را در پی داشته که این مسئله تنها به علت پیوند مولکولی گرافیت رخ می‌دهد که باعث سُر خوردن گرافیت می‌شود.

https://mej.aut.ac.ir/article_5276_ed383ec94720d62a939bfb6bdd98f50c.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 55 8 2023 10 23 Finite Element Simulation and Experimental Verification of HAZ Softening during Welding of Aluminum alloy 7075 شبیه‌سازی المان محدود و صحت‌سنجی تجربی رفتار نرم‌شوندگی منطقه متأثر از حرارت آلیاژ آلومینیوم 7075 در جوش الکترود تنگستن 1009 1020 5272 10.22060/mej.2023.21436.7582 FA محمد جواد پیربرجسته دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران مهدی ایرانمنش دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران اسلام رنجبرنوده دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران 0000-0002-6958-7044 عماد چراغی ریزی دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران Journal Article 2023 02 25 The one-of-a-kind properties of series 7xxx aluminum alloys such as high strength, relatively low density, good formability, and good resistance to stress corrosion cracking have made this class of materials a good choice for aerospace, automobile, and marine industries. Watertight, low weight, and fast procedure are the reasons why welding is used in many industries. The heat that welding produces causes many problems like softening in the heat-affected zone. In this research with the use of a 3-D finite element model, the heat transfer of the Al-7075-T6 is investigated and verified by comparing them with the experimental model, and the reduction of hardness in the heat-affected zone of the aluminum was predicted with good precision. In the next step, the softening of HAZ due to welding was measured with microhardness. With the use of the FEM model kinetic of over-aging was measured. The results show hardness of the alloy has two sources i.e., age-hardening and work-hardening. It seems welding eliminates the effects of age-hardening but has no effect on the hardness that comes from work hardening. Also, the decrease in the hardness of the solution-annealed area can be recovered through proper heat treatment. However, it is unrecoverable in the over-aged area. خواص منحصربه‌فرد آلیاژهای سری 7000 آلومینیوم نظیر استحکام بالا، چگالی کم، شکل‌پذیری خوب و مقاومت به خوردگی تنشی باعث شده است که در صنایع هوایی، خودروسازی و کشتی‌سازی موردتوجه قرار گیرند. در این پژوهش ابتدا با استفاده از یک مدل اجزای محدود سه‌بعدی در نرم‌افزار انسیس، انتقال حرارت حین جوشکاری الکترود تنگستن یک ورق آلومینیومی از جنس 7075 با ضخامت 5 میلی‌متر مورد بررسی قرار گرفت و نتایج مدل با آزمایش‌های تجربی، صحه‌گذاری گردید و سپس افت سختی در منطقه متأثر از حرارت قطعه آلومینیومی با دقت بالا پیشبینی شد. برای بررسی تاثیر جوشکاری بر میزان افت سختی در منطقه متأثر از حرارت، نمونه‌های جوش داده شده مورد آزمایش میکرو سختی‌سنجی قرار گرفتند. با استفاده از نتایج مدل اجزاء محدود سینتیک فراپیری در نمونه‌های مختلف بررسی شد. نتایج بررسی‌ها نشان داد که مکانیزم‌های استحکام‌دهی این آلیاژ پیرسختی و کارسختی ناشی از نورد است. اینجا از پیرسازی طبیعی استفاده شد که نتیجه آن بازیابی سختی آلیاژ تا حدود 97 درصد سختی اولیه آلیاژ بود. به نظر می‌رسد که جوشکاری تاثیر پیری را از بین برده اما تاثیر چندانی روی کار‌سختی نداشته است. همچنین افت سختی در منطقة آنیل محلولی شده با عملیات حرارتی مناسب قابل‌جبران است، ولی در منطقة فراپیر شده قابل بازگردانی نیست.

https://mej.aut.ac.ir/article_5272_e8855b3528cb03d1def9803220bd3cb9.pdf

دانشگاه صنعتی امیرکبیر نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر 2008-6032 55 8 2023 10 23 Modeling and Analysis of the Bending Behavior of Soft Pneumatic Network Actuator with Hyperelastic Models مدلسازی و آنالیز رفتار خمشی عملگر نرم پنوماتیکی ساختار شبکه‌ای با مدل‌های هاپیرالاستیک 1021 1042 5311 10.22060/mej.2023.22104.7567 FA سینا اسمعلی پور گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران مسعود اجری گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران Journal Article 2023 01 14 Soft robots made of hyperelastic materials are widely used in medicine. Designing and analyzing the behavior of soft actuators is challenging due to the nonlinear nature of hyperelastic materials. This study examines the effects of geometrical parameters including the wall thickness, the distance between the chambers, the layer’s thickness, the side walls thickness, the cross-section shape, the material of the actuator on the bending behavior, the created stresses in the inner walls and the resulting tip force to obtain the optimal geometry and material to create the maximum bending angle and tip force of the actuator. For modeling the common materials behavior of soft actuators such as Dragon Skin 30, TPU, Ecoflex30, and RTV2, five Hyperelastic model predictions are compared with the uniaxial stress-strain test on these materials, and the best model is selected to simulate each material. The results show that, by reducing the thickness of the walls, the distance between the chambers, and the lower layer’s thickness, and using the square cross-section with RTV2, the actuator's maximum bending angle was achieved. However, by increasing the thickness of the walls, the number of chambers, and the thickness of the lower layers, and using DS30, the maximum tip force was achieved. ربات‌های نرم که از مواد هایپرالاستیک ساخته می‌شوند، به طور گسترده در پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. طراحی و تحلیل رفتار عملگر‌های نرم به دلیل ماهیت غیر خطی مواد هایپرالاستیک، پروسه‌ای چالش برانگیز است. این مقاله تاثیر پارامتر‌های هندسی از جمله ضخامت دیواره‌ها، فاصله بین محفظه‌ها، ضخامت لایه‌های پایینی اول و دوم، ضخامت دیواره‌های جانبی، شکل سطح مقطع و انتخاب جنس ماده در ساخت عملگر را بر رفتار خمشی، تنش‌های ایجاد شده در دیواره‌های داخلی و نیروی حاصل نوک عملگر را مورد بررسی قرار داده است تا حالت بهینه‌ترین حالت هندسی و ماده با هدف ایجاد بیشترین زاویه خمش و نیروی نوک عملگر بدست آید. برای مدل‌سازی دقیق رفتار مواد متداول سازنده عملگر نرم از قبیل: دراگون اسکین ۳۰ ، پلی‌اورتان ترموپلاستیک، اکوفلکس ۳۰ و سیلیکون شبکه ای شونده دو جزئی در دمای اتاق، پیش‌بینی پنج مدل هایپرالاستیک با رفتار تنش-کرنش تک جهته این مواد مقایسه شده و دقیق‌ترین مدل برای هر ماده انتخاب گردیده است. نتایج نشان می‌دهند با کاهش ضخامت دیواره‌ها، فاصله بین محفظه‌ها، ضخامت لایه‌های پایینی و استفاده از سطح مقطع مربع و ماده سیلیکون شبکه ای شونده دو جزئی در دمای اتاق، بیشترین زاویه خمش حاصل می‌ شود. اما با افزایش ضخامت دیواره‌ها، تعداد محفظه‌ها، ضخامت لایه‌های پایینی و استفاده از ماده دراگون اسکین ۳۰ بیشترین نیروی نوک عملگر بدست می‌آید.

https://mej.aut.ac.ir/article_5311_be3b0b544433b768685e3436621590ff.pdf