برآورده شده است.
مقدمه
با وجود اینكه برخی ابزارهای microfluidics خیلی جدید نیستند ، با یک تحقیـق گـسترده متوجـه خـواهیم شـد كـه
میتوان microfluidics را در گروه علوم جدید قرار داد . بطور مشخص زمینه میكروپمپها یكی از شاخه های این علم
است كه مدتهاست مورد توجه میباشد . شروع آن اواسط 1970 بود كه گـسترش بـدون وقفـه و تنـوع شـگفت آوری در
اصول میكروپمپها ، مفاهیم تكنیكی و كاربردهای متنوع در این زمینه شكل گرفت . این روند ادامه داشـت تـا امـروز كـه
در علم MEMS
 ، روش های نوین مدلسازی جریان ثابت ، مواد ریز سازه ، اصـول عملگرهـا ، تكنولـوژی سـاخت ، و 1
كاربردهای آنها ارائه میشود كه هنوز هم جهـت تحقیقـات در زمینـه میكروپمپهـا مـورد اسـتفاده قـرار میگیـرد . در میـان
پتانسیل های كاربردی موجود ، میتوان بطور خاص به كاربرد میكروپمپها در سنـسورهای بیوشـیمی و microfluidics
اشاره نمود كه اززمان گذشته انگیزه ای قوی جهت تحقیقات بوده و با توجه به اهمیـت آن در آینـده نیـز ایـن تحقیقـات
ادامه خواهد داشت .
تكنیک های مختلف ساخت میكرو بسیار متفاوت از تكنیک های ساختی هـستند كـه بـرای ماشـین هـای معمـولی بكـار
میگیریم . اگرچه برخی از تكنیک های ساخت سنتی و معمول را میتوان در packaging تولیدات میكرو سیستم هـا و
MEMS بكار گرفت . تكنولوژی موجود جهت ساخت MEMS و میكروسیـستمها را نمیتـوان از روشـهای سـاخت
مورد استفاده در میكروالكترونیک جدا نمود . این ارتباط نزدیک در ساخت میكروسیـستمها و میكروالكترونیـك اغلـب
باعث میشود تا مهندسین دچار این اشتباه شوند كه این دو روش كاملا قابل جایگزینی میباشند . توجه داریم كـه بـسیاری
از تكنیک های سـاخت میكروسیـستمها بـا تفـاوت انـدكی در سـاخت میكـرو الكترونیـك نیـز بكـار میرونـد . اگرچـه ،
چگونگی طراحی میكروسیستمها و همچنین packaging آن بطور كلی با آنچه د ر مورد میكروالكترونیک بكار میرود

، متفاوت است .

اغلب MEMS و میكروسیستمها شامل اجزای ظریفی به اندازه مرتبـه ای از میكرومتـر میباشـند . در صـورتی كـه ایـن
اجزاء به نحو مطلوبی package نشوند ، نسبت به كاركرد بد و یـا آسـیب پـذیری سـاختاری ، بـسیار حـساس میباشـند .
packaging قابـل اطمینـان ایـن لـوازم و سیـستمها رقـابتی عمـده در صـنعت میباشـد ، زیـرا تكنولـوژی packaging
میكروسیستمها ، در مقایسه با packaging در میكروالكترونیک به بلوغ نرسیده است . packaging میكروسیـستمها
، شامل سه موضوع سرهم نمودن ،packaging و تست كردن میباشد كه آن را با علامت اختصاری AP&T نمـایش
میدهند . در AP&T ، MEMS بالاترین بخش از كل هزینه ساخت را به خود اختصاص میدهد . به عنوان مثال هزینه
packaging نوعی خاص از میكروسنسورهای فشار برای كاربری در محیط های toxic با دماهای خیلی بالا حـدود
95 درصد از هزینه تولید را به خود اختصاص میدهد . نكته بسیار مهمی كه باید به آن توجه داشت این است كـه معمـولا
packaging منـشاء ایجـاد اغلـب مـشكلات در رابطـه بـا عـدم كـاركرد میكروسیـستمها میباشـد . بنـابراین تكنولـوژی
packaging یک فاكتور كلیدی در طراحی و ساخت و گسترش میكروسیستمها میباشد.
واقعیت شناخته شده این است كه روش IC packaging فقط بـرای محافظـت از چیـپ هـای سـیلیكونی و سـیمهای
متصل به اثرات محیط بكار میرود . از طرفی packaging میكروسیستمها نه تنها برای محافظت از اجزای ظریفـی چـون
قالب های سیلیكونی از محیط مخرب بكار میرود ، بلكه اجازه میدهد ا ین قالـب هـا بطـور همزمـان بـا محـیط در تمـاس
باشند. بنـابراین بـرای مهندسـان packaging میكروسیـستم بـسیار پـر زحمـت تـر از packaging میكروالكترونیـك
میباشد.

غیـر نظارتی نام برد. در روش های طبقه بندی نظارتی، معمولاً شكل موج نماینده معلـوم بـوده و بـا اسـتفاده از
یک روش مناسب، میزان شباهت یک موج ورودی با شكل موج نماینده موجـود مقایسـه شـده و در بهتـرین
طبقه خود جای می گیرد. بر خلاف روش های نظارتی، در روش های غیر نظارتی، معمولاً شـكل مـوج هـای
نماینده معلوم نیست و ابتدا بایستی این شكل موج ها استخراج شوند كه اصطلاحاً به این روش خوشه بندی
گفته می شود.
هدف از تحقیق حاضر، مطالعه در مورد روش های مختلف طبقه بندی غیر نظارتی استفاده شـده بـه منظـور
خوشه بندی آریتمی های قلبی از یک طرف، و از طرف دیگر آشنایی با روش هـای آكادمیـك خوشـه بنـدی
موجود می باشد .

مقدمه :
بیماری های قلبی هر ساله در جهان تعداد زیادی از انسان ها را از بـین مـی بـرد . آمـار مـرگ و میـر بعلـت
مشكلات قلبی بسیار بیشتر از هر سانحه و یا اتفاق طبیعی است. این امر دلیـل اصـلی توسـعه فعالیـت هـای
علمی و پژوهشی در دانش پزشكی در زمینه بیماری های قلبی و گسترش وسیع و سریع آن در حـوزه سـای ر
علوم نظیر علوم مهندسی برای یافتن راه های موثر پیشگیری این دسته از بیماری ها می باشد .
جستجو و تحقیق در زمینه قلب به قرون وسطی و رنسانس باز می گردد، در ابتدا با قطعه قطعه كـردن قلـب
حیوانات و بررسی آناتومی آنها تحقیقات انجام شده و بدین ترتیب مدل های اولیـه از آنـاتومی و فیزیولـوژی
قلب بوجود آمدند كه امروزه با توجه به وسایل تحقیقاتی و سیستم های جدید و مدرن دیگـر قابـل اسـتفاده
نبوده. مدلسازی قلب منجر به تولید دانشی می شود كه به كمك آن می توان ارتباط دو جانبه میان سـاختار
قسمت های مختلف قلب و پدیده های فیزیكی مشاهده شده را مورد بحث و بررسـی قـرار داد . یـك كـاربرد
مدلسازی قلب در تحقیقات بیومدیكال، اطلاع از اتفاقات مكانیزم هایی اسـت كـه قلـب بواسـطه آنهـا دچـار

خرابی می گردد ، كه خرابی قلب برابر است با مرگ .
ECG1
می تواند بعنوان ابزاری پایه ای جهت تشـخیص اسـتفاده شـده و در برخـی از مـوارد بـرای مـدیریت
بیماری لازم و ضروری است. در بحث ریتم هـای غیـر طبیعـی قلبـی ، بمن ظـور انجـام تشـخیص و مـدیریت
2 بیماری، استخراج ECG ضروری می باشد. در عمل تفسیر ECG موضوع علم بازشناخت الگـو
اسـت ، لـیكن

یاری از موارد سبب افزایش درگ شده است. در مواردی نیز به علت کاهش نیروی پسا مطلوب
می باشد . که این حالت عموماً هنگامی رخ میدهد که حول جسم رونده سوپرکاویتاسیون تشکیل
شود .
این سمینار به معرفی و شناخت این موارد اختصاص یافته ، تحقیقات مختلف و نظریه های
مطرح ، به صورت دسته بندی شده جمع بندی تدوین و ارائه شده است.

کلمات کلیدی :
ضریب پسا، کاهش نیروی پسا، پسای اصطکاکی، پسای شکلی، پسای القایی، پسای موجی، پسـای
تداخلی، کاویتاسیون جزئی، سوپرکاویتاسیون، حباب های مجزا گذرا، کـاویتی صـفحه ای، کـاویتی
گردابه ای، عدد کاویتاسیون، آغاز کاویتاسیون، فروپاشی حباب کـاویتی، مدلسـازی کـاویتی، بدنـه
های کاویتاسیونی، رونده های زیرآبی.
مقدمه:
کاویتاسیون یکی از پدیده های مهم در زمینه هیدرودینامیک است که بخصوص اخیراً مورد
توجه بسیار قرار گرفته است. یکی از اثرات مهم کاویتاسیون، تاثیر بر روی درگ وارده به اجسام
رونده در مایعات است. تحقیقات وسیعی در حوزه عملی و نظری در خصوص کاویتاسیون و اثرات
آن (مخرب یا سودمند ) در توربوماشین ها و به ویژه در کاربردهای دریایی انجام شده است. یکی
از کاربردهای کاویتاسیون که عموماً در حالت ایجاد سوپرکاویتی حول اجسام رخ می دهد، در
زمینه کاهش نیروی درگ وارده به اجسام است. امروزه این زمینه تحقیقاتی که در کاهش سوخت
، افزایش سرعت متحرك و پاکیزگی محیط زیست موثر است ، رو به گسترش می باشد .
تا حدود سه دهه پیش کاویتاسیون به عنوان پدیده ای مخرب شناخته شده

بود و تمام تلاشها بر این بود که بتوان از بوجود آمدن آن جلوگیری کرد . اما
ناگهان نگاه ها به این پدیده عوض شد و از این پدیده برای کاهش درگ
هیدرودینامیکی وارد بر اجسام متحرك در داخل آب استفاده شد .امروزه توانایی
رسیدن به سرعت 100m/s در زیر آب با بهره گرفتن از این روش وجود دارد.

اینجا، در ابتدا روش های کنترل لایه مرزی را مورد بررسی قرار خواهیم داد که شامل حرکت جداره جامد،
شتاب لایه مرزی (پدیده دمش)، پدیده مکش، لایه های مرزی دوگانه که توسط تزریق یک گاز متفاوت
بدست می آید، کاربرد روش تهیه شکلهای مناسب یا ایرفویلهای لایه ای برای جلوگیری از رسیدن به حالت
جریان درهم، و نیز کاربرد روش خنک سازی دیواره در کنترل لایه مرزی است. سپس، پدیده مکش را در
لایه مرزی، از دیدگاه نظری بررسی خواهیم نمود که خود شامل بررسی معادلات اساسی بکار رفته در مورد
این پدیده و همچنین بررسی راه حلهای کامل و تقریبی برای حل مسائلی از این دست میباشد. آنگاه نگاهی
خواهیم انداخت به نتایج تجربی در مورد پدیده مکش، شامل افزایش در لیفت و کاهش در دراگ. پس از
بررسی مراحل فوق، حالت لایه مرزی دوگانه شامل تزریق یک گاز متفاوت را مطالعه خواهیم نمود. در این
قسمت نیز در ابتدا به نتایج نظری بدست آمده شامل معادلات اساسی و راه حلهای کامل و تقریبی موجود و
سپس به نتایج تجربی بدست آمده نظر خواهیم انداخت.
 در بخش دوم، اثر مکش را بر حالت جریان گذرا در یک لایه مرزی مورد بررسی، تشریح خواهیم کرد. در
اینجا تلاشهای بکار رفته برای جلوگیری از تبدیل جریان سیال به حالت درهم بررسی خواهد شد.
 بخش سوم، لایه های مرزی بوجود آمده در حالت درهم را تحت اثرات مکش و تزریق بررسی خواهد کرد.
در اینجا، آرایش بهینه برای ناحیه مکش، و نیز کاربرد تزریق یک گاز سبک با سرعت بالا برای افزایش
حداکثر بالابری بررسی شده است.
در تمامی موارد بررسی شده، هیچگونه بررسی تئوریهای آماری در حالات جریان درهم انجام نگرفته
است، زیرا آنگونه که از مراجع اصلی بر می آید، اینگونه تئوریها در عمل کمک چندانی به روند حل مسائل
اصلی برای جامعه مهندسین نکرده اند.
مقدمه

 تئوری لایه مرزی، کاربرد خود را بیشتر در محاسبه دراگ پوسته ای به نمایش میگذارد که بر روی یک

جسم متحرک درون یک مایع اثر می گذارد. به عنوان چند مثال، میتوان به پدیده دراگ آزمایش شده
توسط یک صفحه مسطح در زاویه برخورد صفر، پدیده دراگ درون یک کشتی، یا بال یک هواپیما، و یا
درون تیغه های یک توربین اشاره نمود. جریان لایه مرزی، دارای رفتارهای ویژه ای است که تحت شرایط
خاص، جریان در همسایگی بسیار نزدیک به جسم جامد در جهت مخالف ادامه می یابد، که باعث جدائی
لایه مرزی از بدنه جسم میشود. این پدیده، معمولا همراه با شکل دهی به جریانهای گردابی کوچک در
همسایگی بدنه جسم جامد است. بنابراین، توزیع فشار تغییر می یابد و بطور قابل توجهی با توزیع فشار در
حالتی که اصطکاک وجود ندارد، متفاوت است. این انحراف از حالت ایده آل در توزیع فشار، باعث ایجاد
حالت دراگ میشود، و محاسبه آن توسط تئوری لایه مرزی قابل انجام است.
 تئوری لایه مرزی پاسخهای مناسبی برای سوال زیر بدست آورده است: جسم جامد باید دارای چه شکلی
باشد تا حالت جدائی رخ ندهد؟ پدیده جدائی میتواند همچنین در یک جریان داخلی موجود در یک کانال
رخ دهد و تنها محدود به جریانهای خارجی سیال عبوری از روی یک جسم جامد نمی شود. همچنین مسائل
مربوط به انتقال گرما بین یک جسم جامد و سیالی که در اطراف آن در جریان است، در حیطه تئوری لایه
مرزی، و قوانین حاکم بر پدیده های مکش و دمش و دراگ، قابل بررسی است.
 در ابتدا، تئوری لایه مرزی برای بررسی حالت جریان آرام در یک سیال تراکم ناپذیر توسعه یافت. در این
حالت، فرضیه پدیده شناسی برای تنش برشی، از قبل به شکل قانون استوکس وجود دارد. این قانون آنچنان
مورد آزمایش، بررسی و توسعه قرار گرفت که اکنون میتوان مسائل وابسته به جریانهای آرام را بطور کامل از
طریق این قانون و توسعه های آن بررسی و حل نمود. بعدها این قانون آنچنان توسعه یافت که بتواند حالات

کل خاص مورد استفاده قرار می گیرند. در اتوماسیون فرایندهای تولید از رباتها استفاده می کنند. رباتهای
اولیه اکثرا از نوع رباتهای سری بوده اند. اما احساس نیاز به سفتی بیشتر، قابلیت سرعت و شتاب بیشتر و
دقت بالا مقدمه ای بر طراحی رباتها ی موازی شد. البته هر چند به لحاظ ملاحظات طراحی این گونه رباتها
پیچیدگی بیشتری نسبت به انواع سری دارند. توسعه روز افزون رباتها از دهه 60 قرن بیستم میلادی
جهش بزرگی یافت. زمانی که ربات موازی شش درجه آزادی استیوارت به عنوان شبیه ساز پرواز بکار گرفته
شد. اما مصارف عملی رباتها در صنایع، نیاز به همه شش درجه آزادی نداشت لذا رباتهای موازی با درجه
آزادی کمتر از شش طراحی و پیشنهاد شدند. این رباتها در مقایسه با نوع شش درجه آزادی کنترل اسانتر،

فضای کاری بیشتری دارند. بعد از ان رباتهای سه درجه آزادی که توانایی حرکت صرفا انتقالی ویا صرفا

چرخشی داشتند به دلیل استفاده خاص در صنایع مورد توجه زیادی واقع شدند. با گسترش استفاده و
طراحی انواع رباتهای متنوع، مسائل طراحی نیز به تدریج شکل گرفته و پیشرفت کردند و ایده های نو وارد
حوزه طراحی شد و انواع تئوری های مختلف برای مورد خاصی از طراحی ارائه گردید. از جمله مسائلی که
در طراحی مورد توجه است کنترل پذیری ربات در فضای کاری ان می باشد. لذا یافتن نقاط و یا فضایی که
ربات در ان منطقه قابل کنترل نیست را باید از اولویتهای اصلی در طراحی ربات دانستد
هدف
این مجموعه به بررسی ربات از دیدگاه مکانیک می پردازد.به طور کلی این فعالیت شامل بیان جنبه
های کامل ربات اعم ازتقسیم بندی ربات از دیدگاه های مختلف ،بررسی پیشینه تحقیقات ارائه شده در
زمینه های مختلف ربات، توضیح ویژگیهای طراحی ربات از قبیل رفتار سینماتیکی شامل بدست آوردن
موقعیت، سرعت و شتاب هر نقطه از ربات، دینامیک شامل روش های استخراج معادلات حرکت ربات، فضای