การวิเคราะห์พื้นที่และความสามารถในการจัดการของหุ่นยนต์ขนานส่วนเกิน 4 ขาบนระนาบที่มีข้อต่อแบบหมุน

ผู้แต่ง

  • อำนาจ ตงติ๊บ ภาควิชา วิศวกรรมการจัดการพลังงาน คณะเทคโนโลยีอุตสาหกรรม มหาวิทยาลัยราชภัฏอุตรดิตถ์
  • ชวลิต คณากรสุขสันต์ ภาควิชา เกษตรกลวิธาน คณะเกษตร กำแพงแสน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกำแพงแสน
  • ชวลิต คณากรสุขสันต์ ภาควิชา เกษตรกลวิธาน คณะเกษตร กำแพงแสน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกำแพงแสน

DOI:

https://doi.org/10.14456/rmutlengj.2022.4

คำสำคัญ:

หุ่นยนต์ขนาน, โครงสร้างส่วนเกิน, พื้นที่การทำงาน, ดัชนีความสามารถในการจัดการ

บทคัดย่อ

หุ่นยนต์ขนานบนระนาบมีความสามารถในการสร้างการเคลื่อนที่เร็วและแม่นยำ แต่ในบางท่าทางภายในพื้นที่ทำงานมีโอกาสเกิดสภาวะเอกฐาน การเพิ่มตัวขับส่วนเกินให้กับโครงสร้างเป็นอีกแนวทางในการออกแบบเพื่อลดสภาวะเอกฐานได้ งานวิจัยนี้นำเสนอการวิเคราะห์อัตราส่วนพื้นที่ทำงานและดัชนีความสามารถในการจัดการเคลื่อนที่ (Manipulability Index, MI) ของโครงสร้างหุ่นยนต์ขนานโครงสร้างส่วนเกิน 4 ขาบนระนาบ ซึ่งแต่ละขาถูกขับเคลื่อนด้วยตัวขับที่ถูกติดตั้งบนฐาน และส่งกำลังผ่านก้านแข็งและข้อต่อแบบหมุนไปยังจุดปลายแผ่นเคลื่อนที่ ขอบเขตพื้นที่ทำงานของแต่ละขาถูกสร้างจากความสัมพันธ์ทางจลนศาสตร์ ขอบเขตของทุกขาถูกนำมาพิจารณาหาพื้นที่ทับซ้อนโดยวิธีทางเรขาคณิตเพื่อให้ได้พื้นที่ทำงานของโครงสร้างทั้งหมด จุดภายในพื้นที่ทำงานเหล่านี้จะถูกนำมาวิเคราะห์ค่า MI ในกรณีศึกษาของงานวิจัยนี้ได้เปรียบเทียบค่าอัตราส่วนพื้นที่และค่า MI ของโครงสร้างขนาน 3- RRR และ 4- RRR  แสดงให้เห็นว่าโครงสร้างส่วนเกิน 4-  สามารถเพิ่มค่า MI เฉลี่ยได้ 37 เท่าของโครงสร้าง 3-  เมื่อกำหนดให้ความยาวขาท่อนล่างและท่อนบนยาว 400 มม. และ 500 มม. ตามลำดับ ในขณะที่ค่าอัตราส่วนพื้นที่ทำงานของหุ่นยนต์กับพื้นที่ทำงานที่ต้องการนั้นลดลง 13.15%

Downloads

Download data is not yet available.

References

Iman E, Juan AC, Roger B. A Family of Kinematically Redundant Planar Parallel Manipulators. Journal of Mechanical Design. 2008; 130(6): 062306-1 - 062306-8. Available from: 10.1115/1.2900723.

Iman E, Juan AC, Roger B. 3-PRRR redundant planar parallel manipulator: Inverse displacement, workspace and singularity analyses. Mechanism and Machine Theory. 2007; 42 (8): 1007-1016. Available from:10.1016/j.mechmachtheory.2006.07.006.

Varalakshmi KV,Srinivas J. Optimized Configurations of Kinematically Redundant Planar Parallel Manipulator following a Desired Trajectory. Procedia Technology. 2014; 14: 133–140.

Gosselin C, Laliberte T, Veillette A. Singularity-Free Kinematically Redundant Planar Parallel Mechanisms with Unlimited Rotational Capability. IEEE Transactions on Robotics. 2015; 31(2): 457-467.

Wang J, Wu J, Li T, Liu X. Workspace and singularity analysis of a 3-DOF planar parallel manipulator with actuation redundancy. Robotica. 2009; 27(1): 51-57.

Merlet JP. Workspace in Parallel Robot (Solid mechanics and its application). New York: Springer-Verlag; 2006. P. 213–257.

Merlet JP. Jacobian, Manipulability, Condition Number, and Accuracy of Parallel Robots. ASME. Journal of Mechanical Design 2005; 128(1): 199-206.

Wu J, Wang J, Wang L, You Z. Performance comparison of three planar 3-DOF parallel manipulator with 4-RRR, 3-RRR and 2-RRR structure. Mechatronics. 2010; 20(4): 510-517.

Wu X, Xie Z, Asboll K, Bai S. A parametric model of 3- PPR planar parallel manipulators for optimum shape design of platforms. Mechanism and Machine Theory. 2017; 20 (6): 139-153.

Abhilash P, Chandrashekhar A. Analysis of Performance Indices of Planar Parallel Manipulators. Indian Journal of Science and Technology. 2018; 11(23). 1-6.

Hamdoun O, Bakkali LE, Baghli FZ. Analysis and Optimum Kinematic Design of a Parallel Robot. In: the 10th International Conference Interdisciplinarity in Engineering; 2016: Tirgu Mures, Romania.

Liu K, Fitzgerald JM, Lewis F. Kinematic analysis of a Stewart platform manipulator. IEEE Transaction, Electronics. 1993. 40(2): 283-293.

Ji P, Wu H. A closed-form forward kinematics solution for 6-6 Stewart platform manipulator. IEEE Transaction, Robotics and Automations. 2001; 17(4):522-526.

Xiguang H, Guangpin H. Closed-form direct position analysis of the general Stewart-Gough manipulator robot. In: the International Conference on Mechatronic and Automation; 2009 August 9-12; Changchun, China. P. 1327-1331.

Chifu Y, Huang Q, Ogbobe PO, Han J. Forward kinematic analysis of parallel robot using global newton-raphson method. In: the Second International Conference on Intelligent Computation Tchnology and Automation; 2009 October 10-11; Changsha, Hunan, China, 10-11 October, p.407-410.

Tongtib A, Puangmali P, Wongratanaphisan T. Kinematic analysis of a 3-"P" "R" ̅"R" ̅"S" parallel robot. In: the 7th TSME International Conference on Mechanical Engineering; 2016 December 13-16; Chiang Mai, Thailand.

Downloads

เผยแพร่แล้ว

2022-06-01

How to Cite

ตงติ๊บ อ. ., คณากรสุขสันต์ ช. ., & คณากรสุขสันต์ ช. . (2022). การวิเคราะห์พื้นที่และความสามารถในการจัดการของหุ่นยนต์ขนานส่วนเกิน 4 ขาบนระนาบที่มีข้อต่อแบบหมุน. วารสารวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลล้านนา, 7(1), 33–42. https://doi.org/10.14456/rmutlengj.2022.4