فضای کاری ربات‏‏ موازی 3-RRR با استفاده از تلفیق آنالیز بازه‌ای با روش‏های پالایش و در نظر گرفتن محدودیت حرکت مفاصل فعال

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه صنعتی همدان، همدان، ایران

2 دانشیار، آزمایشگاه تعامل انسان و ربات، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا همدان، همدان، ایران

4 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا همدان، همدان، ایران

چکیده

در این مقاله، با تلفیق آنالیز بازه‏ای با دو روش مختلف پالایش، به ارائه دو الگوریتم برای محاسبه فضای کاری ربات‌ موازی با در نظر گرفتن محدودیت حرکت مفاصل فعال پرداخته می‌شود. در این روش‏ها، ابتدا بر پایه استفاده از مختصات مفاصل و قیود هندسی حاکم بر زنجیره‌های سینماتیکی ربات موازی، عبارت‏های سینماتیکی زنجیره‏ها محاسبه می‏شوند. در ادامه با استفاده از تلفیق مفاهیم آنالیز بازه‌ای با دو الگوریتم پالایش به نام‏های فرم مقدار میانگین و فرم شیب، به ارائه دو روش‏ برای محاسبه فضای کاری ربات موازی پرداخته می‏شود. دو روش پیشنهاد شده و روش عمومی آنالیز بازه‏ای بدون پالایش، بر روی ربات موازی سه درجه‌ آزادی صفحه‌ای 3RRR اعمال و فضاهای کاری جهت ثابت آن‏ها به ازای محدودیت‏های مختلف حرکت مفاصل فعال بدست می‏آیند. برای اعتبارسنجی نتایج، فضای کاری ربات موازی 3RRR با استفاده از روش هندسی نیز محاسبه و نشان داده می‏شود که در صورت استفاده از پالایش در آنالیز بازه‏ای، فضای کاری ربات موازی کاملاً مطابق با روش هندسی حاصل می‏گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Merlet JP (2006) Parallel robots. 2th edn. Springer Science & Business Media.
[2] Merlet JP, Gosselin CM, Mouly N (1998) Workspaces of planar parallel manipulators. Mechanism and Machine Theory, 33(1): 7-20.
[3] Gao F, Liu XJ, Chen X (2001) The relationships between the shapes of the workspaces and the link lengths of 3-DOF symmetrical planar parallel manipulators. Mechanism and Machine Theory 36(2): 205-220.
[4] Bonev IA, Ryu J (2001) A new approach to orientation workspace analysis of 6-DOF parallel manipulators. Mechanism machine theory 36(1): 15-28.
[5] Chablat D, Wenger P, Merlet JP (2002) Workspace analysis of the orthoglide using interval analysis. Advances in Robot Kinematics: Theory and Applications, 397-406.
[6] Tsai K, Lin J (2006) Determining the compatible orientation workspace of Stewart–Gough parallel manipulators. Mechanism and machine theory 41(10): 1168-1184.
[7] Pond G, Carretero JA (2007) Quantitative dexterous workspace comparison of parallel manipulators. Mechanism and Machine Theory 42(10): 1388-1400.
[8] Wang Z, Ji S, Li Y, Wan Y (2010) A unified algorithm to determine the reachable and dexterous workspace of parallel manipulators. Robotics and computer-integrated manufacturing 26(5): 454-460.
[9] Gouttefarde M, Daney D, Merlet JP (2010) Interval-analysis-based determination of the wrench-feasible workspace of parallel cable-driven robots. IEEE Transactions on Robotics 27(1): 1-13.
[10] Jaafarzadeh N, Mahboubkhah M (2014) Design and analysis of workspace and singularity of a 4 degree of freedom parallel robot. Modares Mechanical Engineering 14(8): 28-36.
[11] Saadatzi MH, Tale Masouleh M, Taghirad HD (2012) Workspace analysis of 5-PRUR parallel mechanisms (3T2R). Robotics and Computer-Integrated Manufacturing 28(3): 437-448.
[12] F‌a‌r‌z‌a‌n‌e‌h K‌a‌l‌o‌o‌r‌a‌z‌i MH, Tale Masouleh M,             M‌a‌s‌h‌h‌a‌d‌i G‌h‌o‌l‌a‌m‌a‌l‌i B (2014) Determination of the maximal singularity-free circle in the workspace of planar parallel mechanisms using interval analysis and constructive geometric approach. Sharif Journal of Mechanical Engineering 30-3(1): 143-150.
[13] Mazare M, Taghizadeh M, Najafi MR (2016) Design, manufacturing, kinematic analysis of a kind of a 3-DOF translational parallel manipulator. Modares Mechanical Engineering 16(7): 327-334.
[14] Anvari Z, Varshovi-Jaghargh P, Tale Masouleh M (2017) The Mechanical interference-free workspace of the planar parallel robots using geometric approach. Modares Mechanical Engineering 17(4): 101-110.
[15] FarzanehKaloorazi M, Tale Masouleh M, Caro S (2017) Collision-free workspace of parallel mechanisms based on an interval analysis approach. Robotica 35(8): 1747-1760.
[16] Ben Hamida I, Laribi M, Mlika A, Romdhane L, Zeghloul S (2018) Geometric based approach for workspace analysis of translational parallel robots. Robot Design, Dynamics and Control: Proceedings of the 22nd CISM IFToMM Symposium, 180-188.
[17] Karnam MK, Baskar A, Srivatsan RA, Bandyopadhyay S (2020) Computation of the safe working zones of planar and spatial parallel manipulators. Robotica 38(5): 861-885.
[18] Jiang H, Leng J, Niu Z (2021) Structural design and efficient workspace optimization of a four-bar delta parallel picking robot. 2nd International Conference on Artificial Intelligence and Information Systems 1-8
[19] Zardst A, Ahmadi H, Sharifnia M (2022) Kinematic and inverse kinematic analysis of hybrid Delta parallel robot with spherical wrist using adptive neuro fuzzy inference system. J. Solid Fluid Mech. 12(5): 13-30.
[20] Malyshev D, Rybak L, Carbone G, Semenenko T, Nozdracheva A (2022) Optimal design of a parallel manipulator for aliquoting of biomaterials considering workspace and singularity zones. Applied Sciences 12(4): 2070.
[21] Jin X, Jiang X, Li Q (2022) Interval-analysis-based determination of the trajectory-reachable workspace of planar cable-suspended parallel robots. Mechanism and Machine Theory 177: 105060.
[22] Ye P, You J, Xi F, Wang J, Ru Y (2022) An interval discretization method for workspace determination of parallel mechanisms. Arabian J. Sci. Eng. 47: 8805–8827.
[23] Kim D, Chung WK, Youm Y (1997) Geometrical approach for the workspace of 6-dof parallel manipulators. Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation, 4: 2986-2991.
[24] Moore RE, Kearfott RB, Cloud MJ (2009) Introduction to interval analysis. Society for Industrial and Applied Mathematics, Philadelphia.
[25] Rump SM. (1999). INTLAB—interval laboratory. pp. 77-104. Springer Netherlands.
[26] Naderi D, Tale Masouleh M, Varshovi-Jaghargh P (2016) Gröbner basis and resultant method for the forward displacement of 3-DoF planar parallel manipulators in seven-dimensional kinematic space. Robotica 34(11): 2610-2628.
[27] Varshovi-Jaghargh P, Naderi D, Tale Masouleh M (2012) Forward kinematic problem of two 4-RRUR with different geometric structures and one 4-RUU parallel robots. Modares Mechanical Engineering 12(4): 105-119.