طراحي و تحليل فضاي كاري، نقاط تكين و پيكربندي يك ربات موازي جديد چهار درجه آزادي

Design and analysis of workspace, singularities and configuration of a new parallel robot with four degrees of freedom

در اين تحقيق مكانيزم ربات موازي چهار درجه آزادي جديد مورد مطالعه قرار گرفته است. از مهمترين نكات طراحي يك ربات موازي بدست آوردن فضاي كاري مفيد و نقاط تكين آن مي باشد. در ابتدا با استفاده از روابط سينماتيك معكوس، موقعيت اجزا ربات بدست مي آيد. سپس فضاي كاري ربات، با توجه به محدوديت هايي همچون نقاط تكين كه در مكانيزم هاي موازي وجود دارد، بدست آمده است. در اين مقاله براي به حداقل رساندن اين نقاط در فضاي كاري، پيكربندي هاي مختلف مورد ارزيابي قرار گرفته است. براي بررسي كيفيت فضاي كاري از تحليل ماتريس ژاكوبين استفاده شده است. همچنين با روش تفكيك نقاط فضاي كاري، تمام اين فضا به صورت نواحي طبقه بندي شده با ضرايب چالاكي محلي مختلف با برنامه نويسي در محيط متلب بدست آمده است. در پيكربندي مكانيزم پيشنهادي، عدم تقارن اجزا باعث بهبود كيفيت عملكرد ربات و كاهش نقاط تكين در فضاي كاري مي شود. در اين تحقيق، ساختار مكانيزم طوري طراحي شده كه عليرغم عدم تقارن اجزا ياد شده، فضاي كاري متقارن با سفتي و چالاكي بالا بدست آيد.

In this research, a new parallel robot with four degrees of freedom is studied. The key important design stages of a parallel robot are obtaining its workspace and singularities. At first, the positions of the robot components were calculated using the inverse kinematic relations. Then, the workspace of the parallel mechanism has been obtained considering the limitations such as singularities. In this paper, various configurations have been analyzed to minimize these points in the workspace. Analysis of Jacobian matrix was used to assess the quality of the workspace. Also, by separating the workspace to some regions using a program that was written in Matlab, all of them are classified as areas with different coefficients of the local Dexterity. As a result, it was seen that asymmetry of the components can improve the performance of robot and reduce the singular points at the proposed robot configuration. Despite of asymmetry of the workspace, the structure of mechanism has been designed in order to obtain the highest rigidity and dexterity.