Жаңа трипод түрдегi 3-PRRS параллель манипулятордың кинематикалық талдауы
DOI:
https://doi.org/10.26577/JMMCS.2020.v108.i4.05Кілттік сөздер:
трипод, параллель манипулятор, жұмыс аймағы, Якоби матрицасы, контурлардың тұйықталу теңдеуi, кинематикалық талдауАннотация
Тұйық кинематикалық тiзбек параллель манипулятордың (ПМ) берiктiгiн жоғарлатып, жетекшi түйiндерге түсiретiн күштi азайтады. Жоғары жүккөтергiштiк пен жақсы динамикалық көрсеткiштер мұндай жүйелердi өндiрiстiң көптеген салаларында қолдануға мүмкiндiк бередi. Қазiргi кезде тәжiрибеде көбiнесе Стюарт платформасы негiзiнде жасалған алты еркiндiк дәрежелi, алты аяқты параллель манипуляторлар (гексопод) қолданылады. Мұндай параллель манипулятордың қозғалмалы платформасы алты аяқпен қозғалысқа келтiрiлетiндiктен оның жұмыс аймағы кiшi болады. Параллель роботтың жұмыс аймағының ұлғаюын жылжымалы платформаны тiрекпен байланыстыратын аяқтардың санын кемiту арқылы алуға болады. Үш аяқты параллель роботтар (трипод) негiзiнен үш еркiндiк дәрежеге ие болады, яғни олар еркiндiк дәрежесi алтыға тең жылжымалы платформаның кеңiстiктегi берiлген қозғалысын толық қамтамасыз ете алмайды. Жұмыста әрқайсысы PRRS (P - iлгерлемелi, R - айналмалы, S - сфералық кинематикалық жұптар) кинематикалық тiзбектен тұратын алты еркiндiк дәрежелi және үш аяқты жаңа 3-PRRS трипод түрдегi ПМ ұсынылады. Жұмыстың мақсаты манипулятордың жұмыс аймағын анықтап, жылдамдықтың тура және керi кинематикалық есептерiн шешу болып табылады. Айналмалы кинематикалық жұптар берiлген ПМ аяқтарының қозғалысына шектеу жасайтындығы белгiлi, осыған байланысты қозғалмалы платформаның центрiнiң кеңiстiктегi орны XP,YP,ZP мен бағдарын ψ,θ,ϕ анықтайтын параметрлердiң арасындағы тәуелдiлiктер ескерiлiп, жұмыс аймағы анықталды. Аяқтардың контурларының тұйықталу теңдеулерiнен Якоби матрицалары құрылды, айналмалы кинематикалық жұптардың шектеу теңдеулерi бойынша ол матрицаларға толықтыру жасау арқылы, жылдамдықтың тура және керi кинематикалық есептерi шешiлдi. Осылайша алты еркiндiк дәрежелi жаңа 3-PRRS трипод түрдегi ПМ Стюарт платформасына қарағанда аяқтар саны алтыдан үшке азайтылды және iлгерлемелi кинематикалық жұптарды айналмалы кинематикалық жұптарға алмастыру арқылы жұмыс аймағы ұлғайтылды.
Библиографиялық сілтемелер
[3] Lung-Wen Tsai, Robot Analysis: The Mechanics of Serial and Parallel Manipulators (John Wiley & Sons, Inc., New York/Singapore/Toronto, 1999).
[4] Jorge Angles, Fundamentals of Robotic Mechanical Systems. Theory, Methods, and Algorithms, Fourth Edition (Springer, 2014).
[5] Mekhanika promyshlennyh robotov. V trekh knigah / Pod redakciej K.V. Frolova, E.I. Vorob’eva [Mechanics of industrial robots. In three books / Edited by K. V. Frolov, E. I. Vorobyov] (M.: "Higher School 1988) [in Russian].
[6] K.C. Gupta, Mechanics and Control of Robots (Springer - Verlag, New York, 1997).
[7] M.W. Spong, S. Hutchinson, and M. Vidyasagar, Robot Dynamics and Control (John Wiley & Sons, Inc., 2006).
[8] Jean - Pierre Merlet, Parallel Robots (Kluwer Academic Publishers. Dordrecht/Boston/London, 2004).
[9] Marco Ceccarelli, Fundamentals of Robotic Mechanical Systems (Kluwer Academic Publishers. Dordrecht/Boston/London, 2004). [10] Parallel Robots: Theory and Applications. Series Editors: Merlet J.P., Briot Se´bastien, Martinet P. (Springer, 2018).
[11] D. Stewart, "A Platform with 6 Degrees of Freedom", Proceedings Institution of Mechanical Engineers, London 180(1965), 371-386.
[12] Li Yangmin, Xu Qingsong, "Kinematic analysis of a 3-PRS parallel manipulator", Robotics and Computer-Integrated Manufacturing 23(2007), 395-408.
[13] C.M. Gosselin, J. Angeles, "The optimum kinematic design of a spherical three - degree - of freedom parallel manipulator", Journal of Mech Transm Autom Des 111:2(1989), 202-207.
[14] C. Gosselin, E. St-Pierre, and M. Gagni,"On the development of the Agile Eye", IEEE Robotics & Automation Magazine 3(1996), 29-37.
[15] Almas Shintemirov, Aibek Niyetkaliev and Matteo Rubagotti, "Numerical Optimal Control of a Spherical Parallel Manipulator Based on Unique Kinematic colutions", Journal of LATEX Class Files 13:9(2015), February 2015.
[16] R. Clavel, Device for displacing and positioning an element in space (WIPO Patent, W087/03528).
[17] L.W. Tsai, F. Tahmasebi, "Synthesis and Analysis of a New Class of Six - Degrees - of - Freedom Parallel Manipulators", Journal of Robotics Systems 10:5(1993), 561 - 580.
[18] R.I. Alizade, N.R. Tagiyev, J. Duffy, "A Forward and Reverse Displacement Analysis of a 6 - DoF In-Parallel Manipulator", Mechanism and Machine Theory 29:1(1994), 115-124.
[19] C.L. Collins, G.L. Long, "The Singularity Analysis of an In - Parallel Hand Controller for Force - Reflected Teleopation", IEEE Transactions on Robotics and Automation 11:5(1995), 661 - 669.
[20] C. Cleary, M. Uebel, Jacobian Formulation for a Novel 6 - DoF Parallel Manipulator (IEEE International Conference on Robotics and Automation, 3, 1994), 2377 - 2382.
[21] Zh. Baigunchekov, M.A. Laribi, A. Mustafa, R. Kaiyrov, B .Amanov, A. Kassinov, "Geometry and Inverse Kinematics of 3-PRRS Type Parallel Manipulator", Advances in Intelligent Systems and Computing 980(2020), 12-18.
[22] Zh. Baigunchekov, R.A. Kaiyrov, "Direct kinematics of a 3-PRRS type parallel manipulator", International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research 9:7(2020), 967-972.
[23] Zh. Baigunchekov, M.A. Laribi, M. Izmambetov, Zh. Zhumasheva, R. Kaiyrov, "The First Type of Singularity of a 3-PRRS Parallel Manipulator", Mechanisms and Machine Science 84(2020), 356-363.
[24] Zh. Baigunchekov, R. Kaiyrov, Workspace of a 3- PRRS type parallel manipulator (EasyChair Preprint, №2271).
