Post on 18-Jan-2016
description
ANALISI CINEMATICA E DINAMICA DIUN MANIPOLATORE PARALLELO
3-UPUStudente: Christopher Niccolò AdamiDocente relatore: Giovanni Boschetti
Anno accademico 2010-2011
• Cinematica parallela versus cinematica seriale: vantaggi e svantaggi
• Problematiche dell’architettura parallela
• Origine ed evoluzione dei manipolatori paralleli
e le applicazioni
Definizione di robot
Il mondo della ricerca attuale ed i manipolatori paralleli
• Applicazioni mediche
• Progetto di un robot posizionatore di fibre ottiche
• Robot impiegati nei microscopi e telescopi
• TPM
Robot manipolatore parallelo 3-UPU
• Caratteristiche strutturali
• Evoluzione verso il 3-UPU
• Proprietà del 3-UPU di sola traslazione e singolarità
3-UPU wrist
• 3-UPU only translation
iiiiiiii
i
p 5
.
544
.
22
.
11
3
1
ssssω
53521312
53511311
52511211
ssss
ssss
ssss
Analisi cinematica di velocità• Ipotesi di base
• Analisi
..
qHG pp
.
qLω ijij
.
1L.
3L
.
2L
p
.
G
AB
C
Gp
1
.
L1v
i
ii
i uvuvu
v
1
3p vvvH 21
• Effetto trasmesso dal link i-esimo sugli altri link.
)(
)(
)(
33
22
11
ABversv
ω
ACversv
ω
CBversv
ω
3
2
1
h
h
h
1ω
iua
i
.
L
ivt iv.
.
ii
ii
Lv
Lvua i
.
.
ii
iii
Lua
Luaut
iiii ututvvt )(
Gi1
Gi2
1iω 2iω
• Effetto trasmesso dal link i-esimo sui centri di massa del link stesso.
• Il giunto prismatico rende inutile specificare il secondo pedice.
iuaL
vtω
i
iis
A
C B
GP
• Caso particolare
i
.
L
sj
sj
sj
3213
3212
3211
ωωωL
ωωωL
ωωωL
131
31
12
2121
vL
v
vL
v
3
r
r
1
.
L1v
1vt21r
31rA
B
C
ua1
1iisis rωv
1iG
i
.
L
siv
1ir
s
s
s
33231
23221
1312111
vvvH
vvvH
vvvH
31
21
isω
si2vitv
isiit
iissi
uvv
rωv
2
22
..
qHG ijij • Effetto dell’allungamento del link i-esimo sui centri di massa degli altri link.
• Effetto dell’allungamento del link i-esimo sul centro di massa del link stesso.
2iG
1S
2S
k1
i1
i2 k2
j2j1
Matrici di Rotazione
Metodo di Cardano:• La seconda rotazione (β su Y’) deve portare l’asse X’ su X2;• La terza rotazione (α su X’’=X2) deve allineare gli assi Y e Z
della terna corrente con quelli della terna finale (2).
u
iua
iub
ihb
βiA
B
C
H
ACAB
ACABu
ii uau
uauub i
))(arccos( iii hbversub
i
iL
ihb
iu
A
B
C
H ii 2
))(arccos( iii hbversu
)))21 (αR(βR(RR xyz
i2
k2
j2
βi K12
K12
i
Analisi cinematica di accelerazione..
qHG pp ......
qHqHG ppp
cara
coraanga
p
.
H
..
1
..
11
..
qHqHG iii
1
.
L
21r
31r
pG
1
..
L
anga
ca
H
jj uvuhversrhvershversra
1
)(
1)())((
1
11
ji
jjijji
1
.
iH
• Effetto sugli altri link.
321
.
aaaH p
iisiiiii
iisi Luωutuv
uvuLa
2
11
iiiii
iisii Lutuv
uvura
1111
1iGca
anga
2
.
iH
2iGca
anga cora
• Effetto sul link stesso.
)(211 .
22 iiiiiii
iisii LLversωutuv
uvura
31121111111
.
aaaH
31221211221
.
aaaH
31321311331
.
aaaH
32122112112
.
aaaH
32222212222
.
aaaH
32322312332
.
aaaH
1
..
L
Analisi dinamica
p
.
G
..
pG
1F
3F
2F
A
B
C
p
p
H
Gq
..
• Il metodo utilizzato è l’approccio Newtoniano.
p
pp
H
qHGq
......
aF )(xmeqTOT
)(3
1
2
1
..3
1
2
1
..
iji j
ijiijiji j
ijpTOT kkmm
IαGGF
.
.
p
ijijk
G
G 1
.
.
pij
p
ijijk HH
qH
qH
..
1 qHLα iii i
iii L
L
iii uaα
TOTpatt FHF T
2
2
2
2
100
03
10
003
1
ij
ij
ij
ijij
r
L
L
mI
GIMRE ][3
1
3
1ijbij
Tijij
Tijp
T
p LILHHHHN i j
ijp mm
• Impiego delle matrici di rotazione
• Caratteristiche della GIMRE
Tb RIRI 2121 ijij
• Indici di prestazione dinamica
-10 -5 0 5 10-10
0
105
10
15
20
25
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
3321
3211 )(
)(27
xxx
xxxD
321
3
xxxD
2
-10 -5 0 5 10-10
0
105
10
15
20
25
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
I limiti dell’analisi proposta: giochi ai giunti ed attrito