Решение обратной кинематической задачи шестиподвижного робота относительного манипулирования, состоящего из двух модулей параллельной структуры

Рассмотрен новый шестиподвижный робот относительного манипулирования (гибридного типа), который состоит из двух модулей параллельной структуры, размещенных один над другим. Верхний модуль робота представляет собой четырехподвижный механизм типа «Дельта», нижний — двухподвижный механизм с круговой направляющей. Предложенная конструкция обеспечивает роботу усовершенствованные кинематические характеристики, которых нельзя достичь при отдельном использовании верхнего или нижнего модуля. Разработан алгоритм решения обратной кинематической задачи, позволяющий вычислять перемещения в приводных звеньях для заданной относительной конфигурации модулей. Алгоритм включает в себя два этапа: определение конфигурации модулей относительно неподвижной системы координат и решение обратной кинематической задачи для каждого модуля по отдельности. Работоспособность предложенного алгоритма продемонстрирована на примере моделирования траектории движения верхнего модуля робота относительно нижнего.
EDN: JGQBVO, https://elibrary/jgqbvo

Литература

[1] Глазунов В.А., Ласточкин А.Б., Шалюхин К.А. и др. К анализу и классификации устройств относительного манипулирования. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2009, № 4, с. 81–85.

[2] Wu Y., Wang H., Li Z. Quotient kinematics machines: concept, analysis, and synthesis. J. Mech. Robot., 2011, vol. 3, no. 4, art. 041004, doi: https://doi.org/10.1115/1.4004891

[3] Khoi P.B., Toan N.V. A control solution for closed-form mechanisms of relative manipulation based on fuzzy approach. Int. J. Adv. Robot. Syst., 2019, vol. 16, no. 2, doi: https://doi.org/10.1177/1729881419839810

[4] López-Estrada L., Fajardo-Pruna M., Sánchez-González L. et al. Design and implementation of a stereo vision system on an innovative 6DOF single-edge machining device for tool tip localization and path correction. Sensors, 2018, vol. 18, no. 9, art. 3132, doi: https://doi.org/10.3390/s18093132

[5] Bi W., Xie F., Liu X.-J. et al. Optimal design of a novel 4-degree-of-freedom parallel mechanism with flexible orientation capability. Proc. Inst. Mech. Eng. B, 2019, vol. 233, no. 2, pp. 632–642, doi: https://doi.org/10.1177/0954405417731469

[6] Li Q., Wu W., Xiang J. et al. A hybrid robot for friction stir welding. Proc. Inst. Mech. Eng. C, 2015, vol. 229, no. 14, pp. 2639–2650, doi: https://doi.org/10.1177/0954406214562848

[7] Isa M.A., Lazoglu I. Five-axis additive manufacturing of freeform models through buildup of transition layers. J. Manuf. Syst., 2019, vol. 50, pp. 69–80, doi: https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2018.12.002

[8] Carbonari L., Callegari M., Palmieri G. et al. A new class of reconfigurable parallel kinematic machines. Mech. Mach. Theory, 2014, vol. 79, pp. 173–183, doi: https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2014.04.011

[9] Schreiber L.-T., Gosselin C. Schönflies motion parallel robot (SPARA): a kinematically redundant parallel robot with unlimited rotation capabilities. IEEE/ASME Trans. Mechatron., 2019, vol. 24, no. 5, pp. 2273–2281, doi: https://doi.org/10.1109/TMECH.2019.2929646

[10] Carricato M. Fully isotropic four-degrees-of-freedom parallel mechanisms for Schoenflies motion. Int. J. Robot. Res., 2005, vol. 24, no. 5, pp. 397–414, doi: https://doi.org/10.1177/0278364905053688

[11] Laryushkin P., Fomin A., Antonov A. Kinematic and singularity analysis of a 4-DOF Delta-type parallel robot. J. Braz. Soc. Mech. Sci. Eng., 2023, vol. 45, no. 4, art. 218, doi: https://doi.org/10.1007/s40430-023-04128-7

[12] He S., Duan X., Qu X. et al. Kinematic modeling and motion control of a parallel robotic antenna pedestal. Robotica, 2023, vol. 41, no. 11, pp. 3275–3295, doi: https://doi.org/10.1017/S0263574723000917

[13] Laryushkin P., Antonov A., Fomin A. et al. Inverse and forward kinematics of a reconfigurable spherical parallel mechanism with a circular rail. In: ROMANSY 24 — robot design, dynamics and control. Springer, 2022, pp. 246–254, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-031-06409-8_26

[14] Waldron K., Schmiedeler J. Kinematics. In: Springer handbook of robotics. Springer, 2016, pp. 11–36, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-32552-1_2

[15] Müller A., Zlatanov D., eds. Singular configurations of mechanisms and manipulators. Springer, 2019. 229 p., doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-05219-5