مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

فضای کاری عاری از تداخل مکانیکی ربات‌های موازی صفحه‌ای با استفاده از روش هندسی

نویسندگان
1 کارشناس، مهندسی رباتیک، دانشگاه صنعتی همدان، همدان، ایران
2 استادیار، گروه مهندسی رباتیک، دانشگاه صنعتی همدان، همدان، ایران
3 استادیار، دانشکده برق و کامپیوتر، آزمایشگاه تعامل انسان و ربات، دانشگاه تهران، تهران، ایران
چکیده
رباتهای موازی برخلاف داشتن مزیتهای بسیار، عمومأ فضای‌کاری محدودی دارند. بنابراین بدست آوردن فضای‌کاری آنها با در نظر گرفتن تداخلهای مکانیکی از اهمیت بسزایی برخوردار است. در این مقاله به بررسی هندسی تداخل مکانیکی در مکانیزم‌های موازی صفحه‌ای، شامل تداخل لینکها با یکدیگر و برخورد لینکها و سکوی متحرک با موانع، پرداخته میشود. برای این منظور، یک روش هندسی جدید بر اساس بررسی تداخل پاره خط‌ها، برای تشخیص برخوردها در فضای‌کاری مکانیزم موازی صفحه ای پیشنهاد می‌گردد. در این روش، ابتدا پیکربندی‌های ربات موازی صفحه‌ای در تمام نقاط فضای‌کاری بدست آورده می‌شود. سپس برخورد دو به دوی لینکها با یکدیگر و موانع، که به ترتیب با پاره خط و چندضلعی مدل شده اند، مورد بررسی قرار میگیرد. در نهایت، فضای‌کاری عاری از برخورد در یک جهتگیری خاص سکوی متحرک بدست می آید. علاوه بر آن در این مقاله نوعی شاخص برای بررسی فضای‌کاری با توجه به تداخل مکانیکی معرفی میشود. شاخص فوق دیدگاه مناسبی جهت یافتن بهترین فضای‌کاری ارائه میدهد. برای ارزیابی نتایج، این روش بر روی دو ربات موازی صفحه‌ای به نام‌های 3RRR و 3PRR در حالتهای کاری مختلف اجرا می‌گردد. نتایج حاصله نشان می‌دهند که نسبت فضای کاری عملی به فضای‌کاری تئوری، با افزایش زاویه سکوی متحرک در دو جهت ساعتگرد و پادساعتگرد، کاهش می‌یابد. همچنین، به علت تفاوت در تعداد لینک‌های متحرک، فضای‌کاری عاری از تداخل مکانیکی ربات موازی 3RRR به طور معمول محدودتر از ربات موازی 3PRR می‌باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

The Mechanical interference-free workspace of the planar parallel robots using geometric approach

نویسندگان English

Zolfa Anvari 1
Payam Varshovi-Jaghargh 2
Mehdi Tale Masouleh 3
چکیده English

In spite of several advantages of parallel robots, they generally have limited workspace. Therefore, it is of paramount importance to obtain the workspace by considering the mechanical interference. In this paper, the mechanical interference in planar parallel mechanisms, including interference between links and, collision between links and obstacles and between end-effector and obstacles, are investigated using geometrical reasoning. For this purpose, a new geometric method is proposed for collision detection in the workspace of planar parallel mechanisms based on the lines segment intersection. In this method, the configurations of the planar parallel robot are obtained in the entire workspace. Then, the interference of links with each other and obstacles, which are respectively modeled by line segment and polygon, are determined. Finally, the collision-free workspace of the parallel robot is obtained for a specified orientation of the moving platform. Moreover, in this paper, an index is presented which can be used for examining the workspace by considering mechanical interference. The foregoing index provides some insight into obtaining a well-conditioned workspace. For the sake of validation, this method is implemented on two planar parallel robots, namely as 3-RRR and 3-PRR, for different working modes. The obtained results reveal that the ratio of the practical workspace to the theoretical workspace is decreased upon increasing the orientation of the end-effector for both clockwise and counterclockwise directions. Furthermore, due to differences in the number of the moving links, the mechanical interference-free workspace of 3-RRR parallel robot is usually more limited than 3-PRR parallel robot.

کلیدواژه‌ها English

Mechanical interference
Planar parallel robot
collision-free Workspace
Performance index of the workspace