Прямая задача кинематики параллельного манипулятора вида 3-PRPS

  • Zh. Zh. Baigunchekov Казахский национальный университет имени аль-Фараби, г. Алматы, Казахстан http://orcid.org/0000-0002-5807-0541
  • A. N. Kassinov Казахский национальный университет имени аль-Фараби, г. Алматы, Казахстан http://orcid.org/0000-0003-2970-0732
Ключевые слова: параллельный манипулятор, подвижные и неподвижные платформы, прямая кинематика

Аннотация

Параллельные манипуляторы с шестью степенями свободы и тремя ногами имеют большую рабочую зону и менее сложные сингулярные конфигурации по сравнению с параллельными манипуляторами с шестью степенями свободы и шестью ногами. Данная работа посвящена решению прямой кинематики нового параллельного манипулятора типа 3-PRPS с шестью степенями свободы, где P, R и S-призматические, вращательные и сферические кинематические пары соответственно. Рассматриваемый параллельный манипулятор образован путем соединения подвижной платформы с неподвижной платформой (основанием) через три замыкающие кинематические цепи типа PRPS, в которых активны призматические кинематические пары и они расположены на неподвижной платформе и ножках. Определены постоянные и переменные параметры рассматриваемого параллельного манипулятора, характеризующие соответственно его геометрию и кинематику. В прямой кинематике положения движущейся платформы определяются известными постоянными параметрами звеньев и заданными переменными параметрами активных кинематических пар. Анализ полученных уравнений прямой кинематики показал, что переменные параметры активных призматических кинематических пар освобождаются, и эти уравнения сводятся к полиномиальному уравнению 16 –го порядка с переменными пассивных кинематических пар. Представлены численные примеры прямой кинематики рассматриваемого параллельного манипулятора, и результаты показали, что уравнения прямой кинематики имеют четыре решения, соответствующие четырем узлам параллельного манипулятора.

Литература

[1] Jean-Pierre Merlet, "Parallel robots", (Kluwer Academic Publishers, 2000), 48-62.
[2] K.H. Hunt, "Structural kinematic of in-parallel-actuated robot-arms", ASME J. Mechanisms, Transmissions, and Automat. Des., 105(1983), 705-711.
[3] Xin-Jun Liu Jinsong Wang, "Parallel Kinematics: Type, Kinematics, and Optimal Design", (Springer Verlag Berlin Heidelberg, 2014), ch. 1, pp. 3-30, ch.2, pp.31-77.
[4] Takeda Y., Funubashi., Ichimaru H., "Development of spatial in-parallel actuated manipulators with six degrees of freedom with high motion transmissibility", JSME International Journal Series C 2(1997), 299-308.
[5] Ma O., Angeles J., Optimum architecture design of platform manipulators. Proceeding of the Fifth International Conference on Advanced Robotics (Piza, IEEE, Press, Piscataway, N.J., 1991), 1130-1135.
[6] Wang L.C.T. and Change C.C., "On the dynamic analysis of general parallel manipulators", In Journal Robotics and Automation 2(1997), 81-87.
[7] McAree P.R., Selig J.M., "Constrained robot dynamics II: Parallel machines", Journal of Robotic Systems 16:9(1999), 487-498.
[8] Clearly C., Uebel M., Jacobian Formulation for a Novel 6-DOF Parallel Manipulator (IEEE International Conference on Robotics and Automation, 3, 1994), 2377-2382.
[9] Tsai L.-W., Tahmasebi F., "Synthesis and Analysis of a New Class of Six-Degree-of-Freedom Parallel Manipulators", Journal of Robotic Systems 10:5(1993), 561-580.
[10] Alizade R.I., Tagiyev N.R., and Duffy J., "A Forward and Reverse Displacement Analysis of a 6-DOF In-Parallel Manipulator", Mechanism and Machine Theory 29:1(1994), 115-124.
[11] Collins C.L. Long G.L., "The Singularity Analysis of an in-Parallel Hand Controller for Force-Reflected Teleoperation", IEEE Transaction on Robotics and Automation 11(1995), 661-669.
[12] Mimuza N., Funabashi Y., A New Analytical System Applying 6 DOF Parallel Link Manipulator For Evaluating Motion Sensation (IEEE International Conference on Robotics and Automation, 1995), 227-333.
[13] Ebert U., Gosselin C.M., Kinematic Study of a New Type of Spatial Parallel Platform Mechanism (ASME Design Engineering Technical Conference, Atlanta, 13-16 September, 1998), 170-177.
[14] Byun Y.K., Cho H.S., "Analysis of a Novel 6-DOF 3-PPSP Parallel Manipulator", The International Journal of Robotics Research 16:6(1997), 859-872.
[15] Baigunchekov Zh., Mustafa A., Kairov R., Kassinov A., "Structural synthesis and geometry of 3-PRRS and 3-PRPS type parallel manipulators", Herald of the Kazakh-British Technical University 16(2019), 67-71.
[16] Khali D., Lee S-H, Tsai K.-Y., Sandor G.N., "Manipulator Configurations Based on Rotary-Liner (R-L) Actuators and Their Direct and Inverse Kinematics", Journal of Mechanisms, Transmissions, and Automation in Design 110(1988), 397-404.
[17] Zhumadil Baigunchekov, Myrzabai Izmambetov, Inverse Kinematics of Six - DOF Three – Limbed Parallel Manipulator (Advances in Robot Design and Intelligent Control, Proceedings of the 25th Conference on Robotics in Aple-Adria-Danube Region – RAAD 2016, Springer, 2016), 171-178.
[18] Zhumadil Baigunchekov, Myrzabai Izmambetov, Geometry and Direct Kinematics of Six-DOF Three-Limbed Parallel Manipulators (ROMANSY 21 - Robot Design, Dynamics and Control. Proceedings of the 21st CISM – IFToMM Symposium.
Springer, 2016), 39-46.
[19] Zh. Baigunchekov, М.А. Laribi, A. Mustafa, R. Kaiyrov, B.Amanov, A.Kassinov, "Inverse kinematics of 3-PRPS type parallel manipulator", Herald of the Kazakh-British Technical University 16(2019), 82–86.
[20] Lung-Wen Tsai, "Robot Analysis: The Mechanics of Serial and Parallel Manipulators", (John Wiley & Sons, Inc., 1999), ch.3, pp.116-164.
Опубликован
2020-12-30