مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

ماتریس ژاکوبین بی‌بعد کارتزینی جهت ارزیابی عملکرد و بهینه‌یابی رباتهای موازی با درجه آزادی مرکب

نویسنده
دانشگاه مازندران
چکیده
شاخصهای‌ عملکرد ‌سینماتیکی به طور قابل ملاحظه‌ای در تشخیص کارآمدی ربات در اهداف خاص به‌کار می‌روند. از جمله زمینه‌های قابل استفاده می‌توان به طراحی بهینه، برنامه‌ریزی مسیر، برنامه‌نویسی، تحلیل‌رفتار و بررسی چالاکی و تفکیک‌پذیری ربات اشاره نمود. در بیشتر موارد، این شاخص‌ها زمانی قابل استفاده خواهند بود که ربات تنها دارای یک نوع درجه‌آزادی از نوع انتقالی یا دورانی باشد. در شرایطی که ربات هر دو درجه‌آزادی انتقالی و دورانی را داشته باشد، شاخص‌های عملکرد مانند عدد شرط ماتریس ژاکوبین و مقادیر تکین مربوط به آن به دلیل غیرهم‌بعدبودن عناصر تشکیل‌دهنده، کاربردی نمی‌باشند. در این مقاله، مشکل ناهم‌بعدی ماتریس ژاکوبین و عدم امکان استفاده از شاخص‌های وابسته، با معرفی ماتریس ژاکوبین جدیدی به نام ماتریس ژاکوبین کارتزینی، که ارتباط سرعت پنجه را در دستگاه کارتزینی با بردار سرعت مفاصل محرک نشان می‌دهد، حل شده است. روش معرفی شده در قالب مطالعه موردی، برای ربات موازی تری‌سپت به‌کار گرفته شده است. همچنین، پس از بررسی تغییرات شاخص‌های عملکرد درون فضای‌کاری، با استفاده از الگوریتم ژنتیک، عملیات بهینه‌سازی ساختار ربات جهت دستیابی به فضای‌کاری کارتزینی حداکثر با بیشترین قدرت سرعت‌پذیری پنجه، انجام شده است. همچنین ساختار ربات چنان بهینه‌سازی شده است که دارای بزرگترین حجم فضای کارتزینی مکعبی شکل به عنوان زیرفضای کاربردی با سرعت‌پذیری زیاد باشد. بهینه‌سازی با استفاده از الگوریتم ژنتیک در نرم‌افزار متلب با ویرایش 2012 انجام شده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Cartesian Dimensional Homogeneous Jacobian Matrix for Performance Evaluation and Optimization of Complex Dof Parallel Manipulator

نویسنده English

Mir Amin Hosseini
چکیده English

Kinematic performance indices are used to have an evaluation of the potential efficiency of the robots. Some of these items are designing the optimal structure, trajectory planning, programming, and evaluation of behavior of the robot in positioning and orienting with desired rates or resolution. These indices will be used when the robot has even translational or rotational degrees of freedom (DoF). Due to dimensional incompatibility of the Jacobian entries in the complex DoF’s robots with both types of DoF’s, performance indices such as Jacobian condition index and associate singular values, are not applicable. In this paper, inhomogeneity of Jacobin matrix has been resolved by introducing a new Jacobian matrix which is called Cartesian Jacobian Matrix (CJM). Cartesian Jacobian Matrix maps Cartesian velocity vector of End-Effector (EE) to the joint space velocity vector. As a case study, the suggested method has been used for a Tricept parallel kinematic manipulator. Moreover, considering Local Conditioning Index (LCI) and associated singular values through the workspace have been led to structure optimization of the robot in order to have maximum positioning and orienting rates of EE through the maximum cuboid workspace. The optimization has been performed by Genetic algorithm via GA toolbox of MATLAB 2012 software.

کلیدواژه‌ها English

Homogeneous Cartesian jacobian matrix
Parallel kinematic
Optimization
Complex DoF
Cartesian workspace