Asimetrik üç serbestlik dereceli bir düzlemsel paralel robot mekanizmasının kinematik analizi

Bu çalışmada üç Serbestlik Derecesine (SD) sahip bir düzlemsel paralel robot mekanizmasının kinematik analizi gerçekleştirilmiştir. Seçilen mekanizmanın diğer düzlemsel mekanizmalardan farkı asimetrik bacak yapısına sahip olmasıdır. Asimetrik yapıyı elde etmek için 3-RPR (R:Dönel eklem, P: Aktif prizmatik eklem) yapısındaki simetrik bir düzlemsel robot mekanizmasının bir bacağı RRR (R: Aktif dönel eklem) tipi bacak ile değiştirilmiş ve bu sayede RPR2RRR1 adını verdiğimiz asimetrik düzlemsel paralel robot mekanizması elde edilmiştir. Bu mekanizma için ters kinematik, Jacobian matrisi ve tekil noktalardan bağımsız çalışma uzayı analizi ile ilgili hesaplamalar gerçekleştirilmiştir. Ayrıca bu mekanizmanın performansı simetrik düzlemsel bir paralel robot mekanizması olan 3-RPR mekanizması ile karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre önerilen mekanizmanın çalışma uzayının hem uç işlevci tarafından ulaşılabilinen nokta sayısı hem de yönelim açısının sınır değerleri yönünden 3-RPR mekanizmasından daha iyi olduğu gösterilmiştir.

Kinematic analysis of a 3-DOF asymmetrical planar parallel robot mechanism

In this study, kinematic analysis of a planar parallel robot mechanism with three degrees of freedom (DOF) was performed. The difference of the selected mechanism from the other planar mechanisms is that it has an asymmetric leg structure. In order to provide the asymmetry, a leg of 3-RPR (R: Revolute joint, P: Active prismatic joint) symmetrical planar robot mechanism was replaced by a RRR (R: Active revolute joint) type leg and the asymmetrical planar parallel robot named RPR2RRR1 mechanism has been obtained. Inverse kinematics, Jacobian matrix and singularity free workspace analysis were performed for the proposed mechanism. In addition, the performance of this mechanism is compared with the 3-RPR mechanism, which is a symmetric planar parallel robot mechanism. According to the obtained results, it has been shown that the workspace of the proposed mechanism is better than the 3-RPR mechanism in terms of both the number of points that can be reached by the end-effector and the limit values of the orientation angle.

___

  • [1] M. Toz, S. Kucuk, “Dimensional optimization of 6-DOF 3-CCC type asymmetric parallel manipulator”, Advanced Robotics, vol. 28(9), pp. 625–637, 2014
  • [2] M. Toz, S. Kucuk, “Dexterous workspace optimization of an asymmetric six-degree of freedom Stewart–Gough platform type manipulator”, Robotics and Autonomous Systems, vol.61(12), pp. 1516–1528, 2013.
  • [3] X.S. Gao, D. Lei, Q. Liao, G.F. Zhang, “Generalized Stewart–Gough platforms and their direct kinematics”, IEEE Transactions on Robotics, 21(2), 141–151, 2005.
  • [4] L.W. Tsai, “Robot Analysis: The Mechanics of Serial and Parallel Manipulators”, John Wiley & Sons, 1999.
  • [5] Y. Singh, M. Santhakumar, “Inverse dynamics and robust sliding mode control of a planar parallel (2-PRP and 1-PPR) robot augmented with a nonlinear disturbance observer”, Mechanism and Machine Theory, vol 92, pp. 29-50, 2015.
  • [6] P.S. Londhe, Y. Singh, M. Santhakumar, B.M. Patre, L.M. Waghmare, “Robust nonlinear PID-like fuzzy logic control of a planar parallel (2PRP-PPR) manipulator”, ISA Transactions, vol. 63, pp. 218-232, 2016.
  • [7] M. Wu, D. Zhang, "Statics of a new asymmetrical parallel robot," 2008 IEEE International Conference on Automation and Logistics, Qingdao, pp. 2466-2470, 2008.
  • [8] M. Wu, D. Zhang X. Zhao, "Conceptual Design and Kinematic Performance Evaluation of a New Asymmetrical Parallel Robot," 2007 International Conference on Mechatronics and Automation, Harbin, pp. 2854-2859, 2007.
  • [9] S. Yan, L. Yi, "CAD Application to the Analysis about the Workspace of an Asymmetric Parallel Robot Influenced by the Joints”, Distribution" 2008 International Conference on Computer and Electrical Engineering, Phuket, pp. 497-501, 2008.
  • [10] B. Li, J. Zhao, X. Yang, Y. Hu, “Kinematic Analysis of a Novel Three Degree-Of-Freedom Planar Parallel Manipulator”, International Journal of Robotics and Automation, vol. 24(2), pp. 158-165, 2009
  • [11] S. Kucuk, A “Dexterity comparison for 3-DOF planar parallel manipulators with two kinematic chains using genetic algorithms”, Mechatronics, vol. 19(6), pp. 868-877, 2009.
  • [12] A. E Firoozabadi, S. Ebrahimi, G. Amirian, “Dynamic characteristics of a 3-RPR planar parallel manipulator with flexible intermediate links”, Robotica, 33(9), pp. 1909–1925, 2015.
  • [13] M. A. Mousavi, M. T. Masouleh, A. Karimi, “On the maximal singularity-free ellipse of planar 3- parallel mechanisms via convex optimization”, Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, vol. 30(2), pp. 218-227, 2014.
  • [14] R. Chandra, L. Rolland, “On solving the forward kinematics of 3RPR planar parallel manipulator using hybrid metaheuristics”, Applied Mathematics and Computation, vol. 217(22), pp. 8997-9008, 2011.
  • [15] S. Caro, N. Binaud, P. Wenger, “Sensitivity Analysis of 3-RPR Planar Parallel Manipulators”, ASME. J. Mech. Des., vol. 131(12), pp. 121005-121005-13, 2009.
  • [16] Q. Jiang, C. M. Gosselin, "The Maximal Singularity-Free Workspace of Planar 3-RPR Parallel Mechanisms," 2006 International Conference on Mechatronics and Automation, Luoyang, Henan, pp. 142-146, 2006.
  • [17] S. M. Varedi-Koulaei, H. M. Daniali, M. Farajtabar, B. Fathi M. Shafiee-Ashtiani, “Reducing the undesirable effects of joints clearance on the behavior of the planar 3-RRR parallel manipulators”, Nonlinear Dynamics, vol. 86(2), pp. 1007–1022, 2016.
  • [18] J. Jesús Cervantes-Sánchez, J. M. Rico-Martínez, I. J. Brabata-Zamora, J. D. Orozco-Muñiz, “Optimization of the Translational Velocity for the Planar 3-RRR Parallel Manipulator”, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, vol. 38(6), pp. 1659–1669, 2016.
  • [19] S. Kucuk, “Energy minimization for 3-RRR fully planar parallel manipulator using particle swarm optimization”, Mechanism and Machine Theory, vol. 62, pp. 129-149, 2013
Sakarya University Journal of Science-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 6 Sayı
  • Başlangıç: 1997
  • Yayıncı: Sakarya Üniversitesi
Sayıdaki Diğer Makaleler

Ayrık-zaman KKK, LQR ve PID kontrolör performanslarının alçaltıcı tip Da-Da dönüştürücü üzerinde kıyaslanması

Ömer ÖZDEMİR, İrfan YAZICI

Hareketli hedef takip sisteminde genelleştirilmiş Hough dönüşümü (GHT) ve normalleştirilmiş çapraz ilinti (NCC) yöntemlerini ardışıl kullanarak eşleşme doğruluğunun arttırılması

Mustafa YAGİMLİ, Hayriye KORKMAZ, M. Oğuzhan ÜN

Darbe indüksiyon metal dedektörlerinde toprak kompanzasyonu

Ahmet AKGÖZ, Abdullah Ferikoğlu

Hata bulma yöntemlerinin yanlış alarm oranları

Yusuf Sevim

Görüntü işleme teknikleri ve kümeleme yöntemleri kullanılarak fındık meyvesinin tespit ve sınıflandırılması

Serdar SOLAK, Umut ALTINIŞIK

Değiştir&gözle ve artımsal iletkenlik algoritmalarının EN 50530 dinamik verim testine göre performanslarının değerlendirilmesi

Onur KIRCIOĞLU, Murat ÜNLÜ, Sabri ÇAMUR

Çevrimiçi çalışabilen çoklu ortama uygun hasta izleme sistemi

Murat DEMİRTAŞ, Gökalp TULUM, Mehmet SAĞBAŞ, Umut AYTEN

Meme Manyetik Rezonans Görüntülemede Lezyon Sınırlarının ve Alanının Tespit Edilmesi

Gökçen ÇETİNEL, Sevda GÜL

Wi-Fi ve Bluetooth Frekansları için Özgün PIF Anten İçeren Akıllı Saat Tasarımı ve El Modeli Üzerinde Analizi

Muhammet Hilmi Nisanci, Ahmet Yahya Teşneli, Nigar Berna Teşneli, Emre Gürler

İstatistiksel metotlar ve yapay sinir ağları kullanarak kısa dönem çok adımlı rüzgâr hızı tahmini

İsmail KIRBAŞ