کاهش گشتاور محرک‌های ربات موازی دو درجه آزادی با وزنه‌های تعادل و طراحی مسیر

این مقاله به حرکت نقطه به نقطه مجری نهایی ربات موازی دو درجه آزادی با کمترین گشتاور مصرفی می‌پردازد. روش ارائه‌شده کاهش اندازه گشتاورهای مفاصل ربات را در حالت دینامیکی در نظر می‌گیرد. در این روش پارامترهای طراحی و مسیر بهینه ربات به صورت همزمان برای وظیفه نقطه به نقطه ازپیش‌تعریف‌شده بدست می‌آیند. دو وزنه تعادل قابل تنظیم به لینک‌های محرک ربات متصل می‌گردند و جرم و زاویه نصب آنها به عنوان پارامترهای طراحی ربات در نظر گرفته می‌شوند. برای یافتن مسیر بهینه حرکت ربات از میانیاب اسپیلاین مرتبه سه استفاده می‌شود. با در نظر گرفتن مینیمم تلاش مصرفی به عنوان تابع هدف مسئله، روش بهینه‌سازی جام اعداد برای یافتن مقادیر بهینه متغیرهای طراحی مسیر و پارامترهای طراحی ربات استفاده می‌گردد. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهند که تابع هدف تقریبا به مقدار بهینه صفر دست یافته است. جهت تایید نتایج شبیه‌سازی و نمایش اثربخشی روش، یک ربات موازی دو درجه آزادی آزمایشگاهی ساخته شده است. با تنظیم پارامترهای طراحی وزنه‌های تعادل ربات برای حرکت نقطه به نقطه داده شده، محرک‌های هوشمند سیستم آزمایشگاهی در حالت کنترل موقعیت راه‌اندازی می‌شوند. خروجی‌های آزمایشگاهی نشان می‌دهند که تابع هدف حدود 90 درصد نسبت به طرح رایج ربات کاهش داشته است.

torque minimization of 2-dof parallel robot using counterweights and trajectory planning

this paper investigates the point-to-point motion of the end effector of a 2-dof parallel robot with minimum torque consumption. the presented method improves the dynamic performance of the robot. this method compensates the inertia force, gravity, coriolis and the centrifugal terms of the system. the design parameters and optimal trajectory of the robot are simultaneously obtained for a predefined point-to-point motion. two adjustable counterweights are attached to each active link. the mass of the counterweights and the installation angle of them are considered as design parameters. the optimal trajectory of the robot is obtained by the third-order spline interpolation. minimum-effort is the objective function of the problem. the numbers cup optimization method is used to find optimum values of the design variables of trajectory and design parameters of the robot. the simulation results show that the objective function has been approximately reached zero value. an experimental robot was developed to verify the simulation results and illustrate the efficiency of the proposed approach. with adjusting the design parameters of the robot, the servo-actuators are operated in position control mode. the experimental outputs show that the objective function has been reduced by about 90% compared to the typical form of the robot.