تحلیل سینماتیک مستقیم و معکوس ربات دلتا دارای مچ کروی با استفاده از سیستم استنتاج فازی عصبی تطبیقی

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

3 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود، ایران

چکیده

در این تحقیق تحلیل سینماتیک مستقیم و سینماتیک معکوس یک ربات هیبرید شش درجه آزادی که از اتصال یک ربات موازی کروی با سه درجه آزادی دورانی به ربات موازی دلتا حاصل شده انجام شده است. مزیت این ترکیب، مستقل بودن معادلات مکان از معادلات جهت‌گیری فضایی است به گونه‌ای که می‌توان بدون هیچ محدودیتی مجری نهایی ربات را با هر جهت‌گیری که توسط ربات موازی کروی در دسترس باشد به هر مکانی از فضای کاری ربات دلتا منتقل کرد. از این‌رو مدل سینماتیکی این دو ربات موازی به‌صورت مستقل از هم استخراج شده و در نهایت برای کار به‌صورت یک پلتفرم یکپارچه با یکدیگر ترکیب شده‌اند. یک مدل مکانیکی از ربات در محیط Simscape نرم‌افزار MATLAB پیاده‌سازی شده است. سپس دقت و صحت این دو مدل بررسی و نشان داده شده است که کاملاً بر هم منطبق هستند. همچنین فضای کاری انتقالی و فضای کاری دورانی برای مجری نهایی ربات موازی هیبرید نیز به کمک روش‌های عددی از روابط سینماتیک ربات محاسبه شده است. علاوه بر‌این از سینماتیک معکوس ربات برای پیاده‌سازی یک سیستم استنتاج فازی عصبی تطبیقی (ANFIS) جهت پیش‌بینی پاسخ‌های سینماتیک مستقیم با دقت بالا استفاده شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Pierrot F., Reynaud C. and Fournier A. (1990), "Delta: A simple and efficient parallel robot", Cambridge University, 8, 2, pp 105-109.
[2] Staicu S., Carp-Ciocardia D. C. (2003), "Dynamic analysis of Clavel's Delta parallel robot", Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), pp 4116-4121.
[3] Mustafa M., Misuari R. and Daniyal H. (2007), "Forward kinematics of 3 degree of freedom delta robot", In: 5th  Student  Conference on Research  and Development Malaysia, pp 1-4.
[4] Staicu S. (2009), "Recursive modelling in dynamics of Delta parallel robot", J. Rob, 27, 2, pp 199-207.
[5] Gwinnett J. E. (1928), "Amusement arrangements creating illusions of travel", USA Patent US1789680A.
[6] Gosselin C. M. and Lavoie E. (1993), "On the kinematic design of spherical three-degree-of-freedom parallel manipulators", Int J Rob Res, 12, 4, pp 394-402.
[7] Gosselin C., Sefrioui J. and Richard M. J. (1994), "On the direct kinematics of spherical three-degree-of-freedom parallel manipulators of general architecture", J Mech Des N Y, 116, 2, pp 594-598.
[8] Gosselin C. M. and St-Pierre E. (1997), "Development and experimentation of a fast 3-DOF camera-orienting device", Int J Rob Res, 16, 5, pp 619-630.
 
[9] Ji P. and Wu H. (2001), "Algebraic solution to forward kinematics of a 3‐DOF spherical parallel manipulator", J Robot Syst, 18, 5, pp 251-257.
[10] Bonev I. A., Chablat D. and Wenger P. (2006), "Working and assembly modes of the Agile Eye", In Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation, Orlando, USA, pp 2317-2322.
[11] Bai S., Hansen M. R. and Angeles J. (2009), "A robust forward-displacement analysis of spherical parallel robots", Mech Mach Theory, 44, 12, pp 2204-2216.
[12] Kong X. and Gosselin C. M. (2010), "A formula that produces a unique solution to the forward displacement analysis of a quadratic spherical parallel manipulator: The Agile Eye", J Mech Robot, 2, 4, 044501.
[13] Lallemand J. P., Goudali A. and Zeghloul S. (1997), "The 6-DOF 2-Delta parallel robot", J. Rob, 15, 4, pp 407-416.
[14] Brinker J., Funk N., Ingenlath P., Takeda Y. and Corves B. (2017), "Comparative study of serial-parallel Delta robots with full orientation capabilities", IEEE Robot Autom Lett, 2, 2, pp 920-926.
[15] Chablat D. and Wenger P. (2006), "A six degree-of-freedom haptic device based on the orthoglide and a hybrid agile eye", in ASME International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference, 2, pp 795-802.
 [16] Olsson A. (2009), MSc Theses "Modeling and control of a Delta-3 robot", Department of Automatic Control.
[17] Alashqar E. H. A. (2013), McS. thesis, "Modeling and high precision motion control of 3 DOF parallel Delta robot manipulator", Palestine, The Islamic University of Gaza.
[18] Taghirad H. D. (2017), "Parallel robots: mechanics and control", CRC press, 1st ed.
[19] Jang J. S. (1993), "ANFIS: adaptive-network-based fuzzy inference system", IEEE Trans Syst Man Cybern, 23, 3, pp 665-685.