تحلیل دینامیکی یک ربات موازی کروی جدید بر روی بستر متحرک با استفاده از اصل کار مجازی

ربات‌های موازی به دلیل مزایای فراوان، مورد توجه بسیاری از صنایع پیشرفته هستند. ولی در بازوهای مکانیکی موازی کروی، علاوه بر فضای کاری محدود، استفاده از عملگرهایی با توان بالا نیز دینامیک و کنترل آن‌ها را با پیچیدگی مواجه می‌کند. لازمه برخی کاربردهای این نوع ربات‌ها، فضای کاری بزرگ و حمل بار زیاد بر روی یک بستر غیرثابت و در حال حرکت می‌باشد. در این مقاله، یک بازوی مکانیکی کروی نو با ساختار 3pus/s و با سه حرکت دورانی پیشنهاد شده و پس از بررسی سینماتیک، دینامیک آن برای کاربرد در حالات خاص مورد مطالعه قرار می‌گیرد. دوران نامحدود حول محور z و تحمل بخش اعظم بار توسط مفصل مرکزی، از نقطه نظر سینماتیکی و دینامیکی، این ربات را از ربات‌های کروی دیگر تا حد زیادی متمایز کرده است. در این پژوهش، پس از بررسی روابط سینماتیک بازوی مورد اشاره و ارائه پاسخ تحلیلی برای موقعیت، سرعت و شتاب، به تحلیل روابط دینامیکی ربات روی بستر متحرک پایه، با استفاده از روش کار مجازی پرداخته می‌شود. جهت بررسی صحت روابط، نتایج با شبیه‌سازی در نرم‌افزار آدامز بررسی گردیده که تطبیق قابل قبول این نتایج، صحت روابط را تایید می‌نماید. دوران نامحدود حول محور z، ثابت بودن شیار حرکتی عملگرها و کاهش تاثیر دینامیکی ناشی از جرم آن‌ها، ثاثیرپذیری کم نسبت به دینامیک لینک‌های ربات، تحمل قسمت استاتیکی بار توسط مفصل کروی مرکزی و کاهش بسیار محسوس توان مورد نیاز حرکتی، از مزیت‌های عمده سازوکار معرفی شده بوده و آن را جهت کاربردهای خاص بسیار جذّاب نموده است.

Dynamic Analysis of a Novel Spherical Parallel Manipulator on the Moving Base Using the Principle of Virtual Work

Parallel robots are of great interests to many advanced industries due to their lots of advantages. But in the spherical parallel robotic arms, addition to shortcomings of is their limited workspace, using of high power actuators made complexity their dynamics and control. Some applications of these types of robots require large work space and high load capacity on a nonstationary base and during moving. In this paper, a new spherical manipulator with 3PUS/S structure and three rotational movements are suggested and its kinematics and dynamics are studied for special applications. Unlimited rotation about Z axis and most of the load bearing by central joint, have made structure of this robot different from others kinematically and dynamically. In this study,  after extracting the kinematics relations of the mentioned arm giving analytical answers for position, velocity and acceleration, the dynamics of the robot with the base mobile platform is investigated using the principle of virtual work. For checking the accuracy of kinematic and dynamic relationships, results verified by Adams software simulation which Acceptable matching of the results confirms the accuracy of the equations. Unlimited rotation about Z axis, the fixed grooves of actuators motion and the reduction of the dynamic effect due to their mass, low effect of the dynamics of robot links, bearing the static part of the load by the central spherical joint and very noticeable reduction of the required motor power are the main advantages of the introduced mechanism and has made it very attractive for special applications.