آمار

تعداد نشریات7
تعداد شماره‌ها399
تعداد مقالات5,389
تعداد مشاهده مقاله5,287,987
تعداد دریافت فایل اصل مقاله4,882,733
ق-قنبری, پگاه, تقی زاده, مصطفی, مزارع, محمود. (1400). ارزیابی عملکرد سینماتیکی و دینامیکی یک ربات موازی چهار درجه آزادی. نشریه مهندسی عمران امیرکبیر, 53(4), 2055-2072. doi: 10.22060/mej.2020.17759.6661
پگاه ق-قنبری; مصطفی تقی زاده; محمود مزارع. "ارزیابی عملکرد سینماتیکی و دینامیکی یک ربات موازی چهار درجه آزادی". نشریه مهندسی عمران امیرکبیر, 53, 4, 1400, 2055-2072. doi: 10.22060/mej.2020.17759.6661
ق-قنبری, پگاه, تقی زاده, مصطفی, مزارع, محمود. (1400). 'ارزیابی عملکرد سینماتیکی و دینامیکی یک ربات موازی چهار درجه آزادی', نشریه مهندسی عمران امیرکبیر, 53(4), pp. 2055-2072. doi: 10.22060/mej.2020.17759.6661
ق-قنبری, پگاه, تقی زاده, مصطفی, مزارع, محمود. ارزیابی عملکرد سینماتیکی و دینامیکی یک ربات موازی چهار درجه آزادی. نشریه مهندسی عمران امیرکبیر, 1400; 53(4): 2055-2072. doi: 10.22060/mej.2020.17759.6661

ارزیابی عملکرد سینماتیکی و دینامیکی یک ربات موازی چهار درجه آزادی

نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
مقاله 1، دوره 53، شماره 4، تیر 1400، صفحه 2055-2072    اصل مقاله (5.6 M)
نوع مقاله: مقاله پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22060/mej.2020.17759.6661
نویسندگان
پگاه ق-قنبری1؛ مصطفی تقی زاده* 2؛ محمود مزارع3
1دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید بهشتی
2هیئت علمی/ دانشگاه شهید بهشتی پردیس فنی عباسپور
3دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران،
چکیده
در این مقاله عملکرد یک ربات موازی چهار درجه آزادی با حرکت شون‌فلیس بررسی شده است. اینرسی پایین این ربات، مزیتی برای کاربری جابجایی اشیاء سبک است. این کاربرد، عموماً سرعت و شتاب بالایی نیاز دارد؛ لذا عملکرد دینامیکی ربات از اهمیت بالایی برخوردار است. از طرفی در ربات‌های موازی، فضای کار محدود بوده و تکینگی‌های درون آن، فضای کاری را محدودتر نیز می‌کنند. از این‌رو با تمرکز بر دو حوزه سینماتیک و دینامیک، رفتار عملکردی ربات در فضای کار مورد مطالعه قرار گرفته است. به منظور انجام تحلیل سینماتیک، با استفاده از روش هندسی، معادلات قید استخراج و سپس با تحلیل سرعت، ماتریس‌های ژاکوبین تعیین شده‌اند. فضای کار ربات با لحاظ‌نمودن معادلات قید و محدودیت مفاصل به صورت جستجوی نقطه به نقطه فضا، به‌دست آمده و با مطالعه ماتریس‌های ژاکوبین معکوس و مستقیم، وضعیت و نوع تکینگی‌ها درون فضای کار تعیین شده است. در ادامه، معادلات دینامیکی حاکم بر ربات به روش اویلر- لاگرانژ استخراج، و نتایج حل مسائل سینماتیک و دینامیک با خروجی شبیه‌سازی مکانیزم در نرم‌افزار ادمز اعتبارسنجی شده است. علاوه بر این به منظور ارزیابی عملکرد ربات، زوایای فشار برای نشان‌دادن کیفیت انتقال حرکت/ نیرو و شاخص‌های مبتنی بر ماتریس اینرسی برای به‌تصویرکشیدن رفتار دینامیکی به‌کارگرفته شده است.
کلیدواژه‌ها
ربات موازی چهار درجه آزادی؛ حرکت شونفلیس؛ سینماتیک؛ دینامیک؛ ارزیابی عملکرد
عنوان مقاله [English]
Kinematic and dynamic performance evaluation of a four degrees of freedom parallel robot
نویسندگان [English]
Pegah Ghaf-Ghanbari1؛ Mostafa Taghizadeh2؛ mahmood mazare3
1School of mechanical engineering, shahid beheshti university
2shahid beheshti university
3School of Mechanical Engineering, ShahidBeheshtiUniversity, Tehran, Iran.
چکیده [English]
In this paper, the performance of a four degree of freedom parallel manipulator with Schönflies motion is evaluated from kinematic and dynamic points of view. Its low inertia makes it a suitable choice for pick-and-place applications, which demand high velocity and acceleration. So, the dynamic characteristics of the robot are of high importance. Moreover, parallel robots suffer from a small workspace, on which their singularities put additional constrain. Hence, this paper studies the kinematic and dynamic behavior of the robot in-depth to give a clear perspective to path planning and its applications. To perform kinematic analysis, constraint equations are derived based on the geometric method, and then Jacobian matrices are determined via velocity analysis. By considering the constraint equations and joint limits, reachable workspace is determined applying point-to-point search algorithm and singularities are identified by the inverse and direct Jacobian matrices. For dynamic modeling, Euler-Lagrange formulation is applied and both kinematic and dynamic models are verified by the results obtained from mechanism simulation in ADAMS software. Furthermore, for evaluation of the robot performance, pressure angles are employed to show the equality of motion/force transmission, and dynamic indices based on joint space inertia matrix are applied to illustrate its dynamic behavior.
کلیدواژه‌ها [English]
Four degree of freedom parallel robot, Schönflies motion, Kinematics, Dynamics, Performance Evaluation
سایر فایل های مرتبط با مقاله
مراجع

 

[1]

"Bastian solutions," [Online]. Available: https://www.bastiansolutions.com/solutions/service/industrial-robotics/industrial-robotic-solutions/pick-and-place/.

[2]

F. Pierrot, F. Marquet, O. Company, H4 Parallel Robot: Modeling, Design and Preliminary Experiments, in: Proceedings of the 2001 IEEE International Conference on Robotics & Automation, Seoul, South Korea, 2001.

[3]

F. Pierrot, V. Nabat, S. Krut,P. Poignet, Optimal Design of a 4-DOF Parallel Manipulator: From Academia to Industry, IEEE Transactions on Robotics, 25(2) (2009) 213-224.

[4]

P. L. Richard, C. M. Gosselin, X. W. Kong, Kinematic analysis and prototyping of a partially decoupled 4-DOF 3T1R parallel manipulator,Journal of Mechanical Design, 129(12) (2007) 611-616.

[5]

X. W. Kong., C. M. Gosselin, Type synthesis of 3T1R 4-DoF parallel manipulators based on screw theory, IEEE Transactions on Robotics and Automation, 20(2) (2004) 181-190.

[6]

P. C. Lee, J. J. Lee, On the kinematics of a new parallel mechanism with Schoenflies motion, Robotica, 34(9) (2016) 2056–2070.

[7]

M. Mazare, M. Taghizadeh, m. R. Najafi, Kinematic analysis and design of a novel 3-DOF translational parallel robot, International Journal of Automation and Computing, 14(4) (2016) 432–441.

[8]

J. Brinker, B. Corves, Y. Takeda, Y., Kinematic performance evaluation of high-speed Delta parallel robots based on motion/force transmission indices, Mechanism and Machine Theory, 125 (2018) 111-125.

[9]

H. Shao, L. Wang, L.Guan, J. Wu, Dynamic manipulability and optimization of a redundant three DOF planar parallel manipulator, in: 2009 ASME/IFToMM International Conference on Reconfigurable Mechanisms and Robots, London, 2009.

[10]

S. Liu, T. Huang, J. Mei, X. Zhao, P. Wang, Optimal Design of a 4-DOF SCARA Type Parallel Robot Using Dynamic Performance Indices and Angular Constraints, ASME Journal of Mechanisms and Robotics, 4(3)(2012) 031005-031005-10.

[11]

C. M. Gosselin, J. Angeles, The optimum kinematic design of a spherical three-degree- offreedom parallel manipulator freedom parallel manipulator, Journal of Mechanisms, Transmissions, and Automation in Design, 111(2) (1989) 202-207.

[12]

C. M. Gosselin, J. Angeles, A global performance index for the kinematic optimization of robotic manipulators, ASME. Journal of Mechanical Design, 113(3) (1991) 220-226.

[13]

J. Ryu, J. Cha, Optimal architecture design of parallel manipulators for best accuracy, in 2001 IEEE/RSJ international conference on intelligent robots and systems, IEEE press, Piscataway, N.J., Maui, Hawwaii, 2001.

[14]

H. S. Kim, L. W.Tsai, Design optimization of a Cartesian parallel manipulator, Journal of Mechanical Design, 125(1) (2003) 43-51.

[15]

M. Stock, K. Miller, Optimal kinematic design of spatial parallel manipulators: application to linear delta robot, ASME Journal of Mechanical Design, 125 (2003) 291-301.

[16]

H. B. Choi, A. Konno, M. Uchiyama, Design, Implementation, and Performance Evaluation of a 4-DOF Parallel Robot, Robotica, 28(1) (2010) 107-118.

[17]

M. C. Yuan, F. F. Freudenstein , L. S. Woo, Kinematic Analysis of Spatial Mechanisms by Means of Screw Coordinates. Part 2—Analysis of Spatial Mechanisms, ASME Journal of Engineering for Industry, 93(1) (1971) 67-73.

[18]

Y. Takeda, H. Funabashi, Motion Transmissibility of In-Parallel Actuated Manipulators, JSME international journal. Ser. C, Dynamics, control, robotics, design and manufacturing, 38(4) (1995) 749-755.

[19]

J. Wang, C. Wu, X. J. Liu, Performance evaluation of parallel manipulators: Motion/force transmissibility and its index, Mechanism and Machine Theory, 45(10) (2010) 1462-1476.

[20]

G. Wu, Kinematic Analysis and Optimal Design of a Wall-mounted Four-limb Parallel Schönflies-motion Robot for Pick-and-place Operations, Journal of Intelligent and Robotic Systems, 85(3-4) (2016) 663–677.

[21]

J. Mo, Z. F. Shao, L. Guan, F. Xie, X. Tang, Dynamic performance analysis of the X4 high-speed pick-and-place parallel robot, Robotics and Computer–Integrated Manufacturing, 46(2017) 48-57.

[22]

"Penta Veloce," [Online]. Available: https://pentarobotics.com/products/#brochure.

[23]

H. Taghirad, Parallel Robots: Mechanics and Control, CRC Press, 2013.

[24]

C. Gosselin, Parallel computational algorithms for the kinematics and dynamics of planar and spatial parallel manipulators, Transactions of the ASME Journal of Dynamic Systems, Measurement and Control, 118(1) (1996) 22-28.

[25]

X. Liang, Y. Takeda, Transmission index of a class of parallel manipulators with 3-RS(SR) primary structures based on pressure angle and equivalent mechanism with 2-SS chains replacing RS chain, Mechanism and Machine Theory, 139 (2019) 359-378.

[26]

Z. F. Shao, X. Tang, X. Chen, L. P. Wang, Research on the inertia matching of the Stewart parallel manipulator, Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 28 (2012) 649–659.

 

 

آمار
تعداد مشاهده مقاله: 815
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,466


سامانه مدیریت نشریات علمی. طراحی و پیاده سازی از سیناوب