Исследование гибридного манипуляционного устройства с пятью степенями свободы для технологических операций

Приведено решение задачи структурного и кинематического анализа нового гибридного манипулятора, состоящего из трехподвижного плоского механизма параллельной структуры, кинематически развязанного одноподвижного механизма последовательной структуры и одноподвижного стола относительного перемещения изделия. Создано и исследовано манипуляционное устройство с повышенными функциональными свойствами для применения в технологических операциях обработки материалов и аддитивных технологиях. Разработан алгоритм решения обратной задачи о положениях, применение которого продемонстрировано на численном примере. Для исследования функциональных свойств манипулятора создана его виртуальная модель. Предложен оригинальный алгоритм определения границ рабочей зоны манипуляционного устройства в системе координат стола с учетом геометрических ограничений.
EDN: DZBFDQ, https://elibrary/dzbfdq

Литература

[1] Russo M., Zhang D., Liu X.J. et al. A review of parallel kinematic machine tools: design, modeling, and applications. Int. J. Mach. Tools Manuf., 2024, vol. 196, art. 104118, doi: https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2024.104118

[2] Ganiev R.F., Glazunov V.A., Filippov G.S. Urgent problems of machine science and ways of solving them: wave and additive technologies, the machine tool industry, and robot surgery. J. Mach. Manuf. Reliab., 2018, vol. 47, no. 5, pp. 399–406, doi: https://doi.org/10.3103/S1052618818050059

[3] Carbone G., Ceccarelli M. A stiffness analysis for a hybrid parallel-serial manipulator. Robotica, 2004, vol. 22, no. 5, pp. 567–576, doi: https://doi.org/10.1017/S026357`4704000323

[4] Qin X., Li Y., Feng G. et al. A novel surface topography prediction method for hybrid robot milling considering the dynamic displacement of end effector. Int. J. Adv. Manuf. Technol., 2024, vol. 130, no. 7–8, pp. 3495–3508, doi: https://doi.org/10.1007/s00170-023-12814-y

[5] Lin C., Guang C., Zheng Y. et al. Preliminary evaluation of a novel vision-guided hybrid robot system for capsulotomy in cataract surgery. Displays, 2022, vol. 74, art. 102262, doi: https://doi.org/10.1016/j.displa.2022.102262

[6] Tao B., Feng Y., Fan X. et al. The accuracy of a novel image-guided hybrid robotic system for dental implant placement: an in vitro study. Int. J. Med. Robot. Comput. Assist. Surg., 2023, vol. 19, no. 1, art. e2452, doi: https://doi.org/10.1002/rcs.2452

[7] Oba Y., Kakinuma Y. Simultaneous tool posture and polishing force control of unknown curved surface using serial-parallel mechanism polishing machine. Precis. Eng., 2017, vol. 49, pp. 24–32, doi: https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2017.01.006

[8] Liu Q., Huang T. Inverse kinematics of a 5-axis hybrid robot with non-singular tool path generation. Robot. Comp. Integ. Manuf., 2019, vol. 56, pp. 140–148, doi: https://doi.org/10.1016/j.rcim.2018.06.003

[9] Wen K., Harton D., Lalibert?e T. et al. Kinematically redundant (6+3)-dof hybrid parallel robot with large orientational workspace and remotely operated gripper. IEEE ICRA, 2019, pp. 1672–1678, doi: https://doi.org/10.1109/ICRA.2019.8793772

[10] Glazunov V., Filippov G., Rashoyan G. et al. Analysis of mechanisms with parallel-serial structure 5-DOF and extended working area. In: Electromechanics and robotics. Springer Singapore, 2021, pp. 3–12, doi: https://doi.org/10.1007/978-981-16-2814-6_1

[11] Norton C., ed. Parallel manipulators. Nova, 2016. 181 p.

[12] Waldron K.J., Raghavan M., Roth B. Kinematics of a hybrid series-parallel manipulation system. J. Dyn. Sys. Meas. Control., 1989, vol. 111, no. 2, pp. 211–221, doi: https://doi.org/10.1115/1.3153039

[13] Антонов А.В., Фомин А.С. Решение обратной кинематической задачи для пятиподвижного манипулятора гибридной структуры. Автоматика и телемеханика, 2023, № 3, с. 106–125, doi: https://doi.org/10.31857/S0005231023030054

[14] Cheng H.H. Real-time manipulation of a hybrid serial-and-parallel-driven redundant industrial manipulator. J. Dyn. Sys. Meas. Control., 1994, vol. 116, no. 4, pp. 687–701, doi: https://doi.org/10.1115/1.2899268

[15] Vo D.T., Kheylo S.V., Rashoyan G.V. et al. Research on the mechanism of parallel structure with circular guide. IJMERR, 2024, vol. 13, no. 4, pp. 442–447, doi: https://doi.org/10.18178/ijmerr.13.4.442-447

[16] Хейло С.В., Степнов Н.В., Огибин С.Ю. и др. Структурный и кинематический анализ манипуляционного механизма технологического назначения. Справочник. Инженерный журнал с приложением, 2025, № 1, с. 22–28, doi: https://doi.org/10.14489/hb.2025.01.pp.022-028