Анализ особых положений кинематических цепей сферических параллельных манипуляторов с линейными приводами

Рассмотрены геометрические условия возникновения особых положений в кинематических цепях, которые можно использовать для синтеза сферических параллельных манипуляторов с линейными приводами. С помощью винтового исчисления проанализирован общий случай, описывающий девять возможных структур цепи, включающих в себя два вращательных шарнира, оси которых пересекают центр вращения, и плоскую диаду с приводной призматической парой. Показано, что для минимизации возможности попадания механизма в особые положения разного типа целесообразно использовать цепь, в которой диада связана непосредственно с основанием, а ее плоскость не проходит через центр вращения.
EDN: OZWYUP, https://elibrary/ozwyup

Литература

[1] Глазунов В.А., Колискор А.Ш., Крайнев А.Ф. Пространственные механизмы параллельной структуры. Москва, Наука, 1991. 94 с.

[2] Глазунов В.А. Механизмы параллельной структуры и их применение. Москва-Ижевск, ИКИ, 2018. 1036 с.

[3] Merlet J.-P. Parallel robots. Springer, 2006. 402 p.

[4] Glazunov V., Laryushkin P., Kheylo S. 3-DOF translational and rotational parallel manipulators. In: New trends in mechanism and machine science. Springer, 2013, pp. 199–207, doi: https://doi.org/10.1007/978-94-007-4902-3_21

[5] Enferadi J., Shahi A. On the position analysis of a new spherical parallel robot with orientation applications. Robot. Comput. Integr. Manuf., 2016, vol. 37, no. 4, pp. 151–161, doi: https://doi.org/10.1016/j.rcim.2015.09.004

[6] Huang C., Gu J., Luo J. et al. Optimal design of a robotic eye based on spherical parallel mechanism by evolutionary strategy algorithm. IEEE ICIA, 2014, pp. 1008–1013, doi: https://doi.org/10.1109/ICInfA.2014.6932797

[7] Palmieri G., Palpacelli M., Carbonari L. et al. Vision-based kinematic calibration of a small-scale spherical parallel kinematic machine. Robot. Comput. Integr. Manuf., 2018, vol. 49, pp. 162–169, doi: https://doi.org/10.1016/j.rcim.2017.06.008

[8] Li H., Luo J., Huang C. et al. Design and control of 3-DoF spherical parallel mechanism robot eyes inspired by the binocular vestibule-ocular reflex. J. Intell. Robot. Syst., 2015, vol. 78, no. 3–4, pp. 425–441, doi: https://doi.org/10.1007/s10846-014-0078-x

[9] Geonea I.D., Tarnita D., Pisla D. et al. Dynamic analysis of a spherical parallel robot used for brachial monoparesis rehabilitation. Appl. Sci., 2021, vol. 11, no. 24, art. 11849, doi: https://doi.org/10.3390/app112411849

[10] Valayil T.P., Tanev T.K. A 3UPS/S spherical parallel manipulator designed for robot-assisted hand rehabilitation after stroke. Appl. Sci., 2024, vol. 14, no. 11, art. 4457, doi: https://doi.org/10.3390/app14114457

[11] Karouia M., Hervé J.M. A family of novel orientational 3-DOF parallel robots. In: RoManSy 14. Springer, 2002, pp. 359–368, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-7091-2552-6_38

[12] Laryushkin P.A., Glazunov V.A. On the estimation of closeness to singularity for parallel mechanisms using generalized velocities and reactions. Proc. 14th IFToMM World Congress, 2015, pp. 286–291, doi: https://doi.org/10.6567/IFToMM.14TH.WC.OS2.021

[13] Gosselin C.M., Angeles J. Singularity analysis of closed-loop kinematic chains. IEEE Trans. Robot. Autom., 1990, vol. 6, no. 3, pp. 281–290, doi: https://doi.org/10.1109/70.56660

[14] Zlatanov D., Fenton R.G., Benhabib B. A unifying framework for classification and interpretation of mechanism singularities. J. Mech. Des., 1995, vol. 117, no. 4, pp. 566–572, doi: https://doi.org/10.1115/1.2826720

[15] Zlatanov D., Fenton R.G., Benhabib B. Classification and interpretation of the singularities of redundant mechanisms. ASME Design Engineering Technical Conferences, 1998, paper no. DETC98/MECH-5896, V01BT01A019, doi: https://doi.org/10.1115/DETC98/MECH-5896

[16] Ларюшкин П.А. Классификация и условия возникновения особых положений в механизмах параллельной структуры. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2017, № 1, с. 16–23, doi: https://doi.org/10.18698/0536-1044-2017-1-16-23