Скоростной и силовой анализ кинематически избыточного плоского механизма параллельной структуры с интегрированным схватом

Рассмотрен плоский кинематически избыточный механизм с кинематическими цепями PRR. Механизм имеет возможность перемещения выходного звена в плоскости, а также дополнительную управляемую подвижность в виде изменения его длины, которую можно использовать для захвата объектов без необходимости установки дополнительных приводов на выходное звено. Проведен скоростной и силовой анализ механизма с использованием матрицы Якоби из условия максимизации приводных скоростей и усилий при заданных значениях скорости перемещения выходного звена и внешней нагрузки соответственно. Предложен способ определения максимально достижимой силы на схвате для заданных силовых характеристик привода.
EDN: NSUIKJ, https://elibrary/nsuikj

Литература

[1] Крайнев А.Ф. Механизмы машин. Функция, структура, действие. Москва, Спектр, 2016. 175 с.

[2] Hernández A., Petuya V. Position analysis of planar mechanisms with R-pairs using a geometrical–iterative method. Mech. Mach. Theory, 2004, vol. 39, no. 2, pp. 133–152, doi: https://doi.org/10.1016/S0094-114X(03)00110-1

[3] Vasiliu A., Yannou B. Dimensional synthesis of planar mechanisms using neural networks: application to path generator linkages. Mech. Mach. Theory, 2001, vol. 36, no. 2, pp. 299–310, doi: https://doi.org/10.1016/S0094-114X(00)00037-9

[4] García-Samartín J.F., Barrientos A. Kinematic modelling of a 3RRR planar parallel robot using genetic algorithms and neural networks. Machines, 2023, vol. 11, no. 10, art. 952, doi: https://doi.org/10.3390/machines11100952

[5] Feiler G., Schwegel M., Knechtelsdorfer U. et al. Design and analysis of a class of planar cable-driven parallel robots with arbitrary rotation. IFAC-PapersOnLine, 2022, vol. 55, no. 27, pp. 82–88, doi: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2022.10.492

[6] Zou Q., Yi B., Zhang D. et al. Design and kinematic analysis of a novel planar parallel robot with pure translations. IEEE Access, 2024, vol. 12, pp. 9792–9809, doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2024.3352606

[7] Дворников Л.Т., Иванов М.С. К вопросу о применении в технике сложных многозвенных групп Ассура. Современные проблемы теории машин, 2020, № 9, с. 22–25, doi: https://doi.org/10.26160/2307-342X-2020-9-22-25

[8] Chablat D., Rolland L. NAVARO II, a novel scissor-based planar parallel robot. J. Mechanisms Robotics., 2019, vol. 11, no. 4, art. 044501, doi: https://doi.org/10.1115/1.4043330

[9] Zakharov M.N., Laryushkin P.A., Erastova K.G. Stable Geometry of a plane five-link mechanism. Russ. Engin. Res., 2018, vol. 38, no. 2, pp. 72–76, doi: https://doi.org/10.3103/S1068798X1802020X

[10] Эрастова К.Г., Шиханова Н.В., Комаров Р.А. и др. Исследование конструктивной рабочей зоны плоского лямбдо-подобного механизма с учетом особых положений. Вестник машиностроения, 2021, № 3, с. 36–40.

[11] Joubair A., Slamani M., Bonev I. A novel XY-theta precision table and a geometric procedure for its kinematic calibration. Robot. Comput. Integr. Manuf., 2012, vol. 28, no. 1, pp. 57–65, doi: https://doi.org/10.1016/j.rcim.2011.06.006

[12] Гебель Е.С., Гаврилина Л.В., Глазунов В.А. и др. К анализу сингулярных зон механизмов параллельной структуры с линейными двигателями. Станкоинструмент, 2021, № 3, с. 92–99.

[13] Mostashiri N., Dhupia J.S., Verl A. et al. A review of research aspects of redundantly actuated parallel robots for enabling further applications. IEEE ASME Trans. Mechatron., 2018, vol. 23, no. 3, pp. 1259–1269, doi: https://doi.org/10.1109/TMECH.2018.2792450

[14] Gosselin C., Laliberté T., Veillette A. Singularity-free kinematically redundant planar parallel mechanisms with unlimited rotational capability. IEEE Trans. Robot., 2015, vol. 31, no. 2, pp. 457–467, doi: https://doi.org/10.1109/TRO.2015.2409433

[15] Ларюшкин П.А., Исполов Е.М., Долгих А.И. Решение задачи о положениях и исследование рабочей зоны плоского кинематически избыточного механизма параллельной структуры. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2023, № 11, с. 20–28. EDN: VUIBRW

[16] Zlatanov D., Bonev I., Gosselin C. Constraint singularities of parallel mechanisms. IEEE ICRA, 2002, vol. 1, pp. 496–502, doi: https://doi.org/10.1109/ROBOT.2002.1013408

[17] Laryushkin P., Glazunov V., Erastova K. On the maximization of joint velocities and generalized reactions in the workspace and singularity analysis of parallel mechanisms. Robotica, 2019, vol. 37, no. 4, pp. 675–690, doi: https://doi.org/10.1017/S026357471800125X

[18] Захаров М.Н., Куц М.С., Ларюшкин П.А. и др. Экспериментальная оценка эффективной рабочей зоны робота параллельной структуры с шаговыми двигателями. Вестник машиностроения, 2021, № 12, с. 44–48.

[19] Gosselin C., 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