The determination of the direct kinematics of the parallel mechanism is a difficult problem but has to be solved for any practical use. This paper presents the efficient formulation of the direct kinematics for double parallel robot arm. The robot arm consists of two parallel mechanism, which generate positional and orientational motions, respectively. These motions are decoupled by a passive central axis which is composed of four revolute joints and one prismatic joint. For a set of given lengths of linear actuators, the direct kinematics will find the joint displacements of th central axis from geometric constraints in each parallel mechanism. Then the joint displacements will be converted into the position and the orientation of the end effector of the robot arm. The proposed formulation is decoupled and compacted so that it will be implemented as a real-time direct kinematics. With the proposed formulation, we analyze the motion of the double parallel robot and show its characteristics. Specially, we investigate the workspace in terms of positional space as well as orientational space.
본 연구는 오이수확기의 매니퓰레이터 개발을 위한 기구학적 분석을 하는 것이다. 매니퓰레이터의 정방향 기구학 및 역방향 기구학 분석을 한 후 실제 장치의 반복오차 측정실험을 통해 이론 값을 검증하였다. 매니퓰레이터는 총 세 개의 링크로서 한 개의 수직링크와 두 개의 호전링크로 구성되어져 있으며, 세 개의 스테핑 모터가 각 관절에 장착되어 링크에 동력을 전달한다. 주요 연구결과를 요약하면 다음과 같다. D-H Parameter를 이용하여 정방향 기구학에 의한 매리퓰레이터의 변환 연산자를 얻었다. 역방향 기구학의 해는 두가지로 나타났으며 삼각함수를 이용하여 해를 구하였다. 매리퓰레이터의 반복오차를 측정한 검증 실험에서는 X, Y, Z축에 대하여 반복 오차가 최대 2.60mm, 2.05mm, 1.55mm로 나타났으며, 정방향 및 역방향 기구학에서 오차의 최대지점 및 최소지점의 실제 좌표는 일치하였다. 반복오차 측정 결과는 매리퓰레이터의 목표지점인 오이의 직경에 비해 비교적 작게 나타났다. 측정오차는 실험중 발생한 실험오차로 판단된다. 매니퓰레이터의 오차를 줄이고 작업능률의 향상을 위해서는 링크의 수를 줄이고 오이의 품종 및 재배환경을 고려하여야 하며, 경량이면서도 견고한 재료를 사용하여 하중을 줄여야 한다.
The Denavit-Hartenberg symbolic notation provides the framework for the convenient and systematic method for the robot manipulator kinematics, but is limited its use to the lower pair mechanism or to the single loop mechanisms. The Sheth-Uicker notation is its revised and generalized version to be extended fur the entire domain of the link mechanism including the higher pairs. This paper proposes the method that uses the Sheth-Uicker notation fur the robot kinematics modeling. It uses the instantly coincident coordinate system and the closed loop chain fur the coordinate transformation. It enables us to model the velocity kinematics of the robot that has the complex structures such as the ternary links and the wheels in a systematic and rational way. As an implementation of the proposed method, the Jacobian matrices were obtained for not only the robot with two legs and a torso, but a manipulator on a mobile platform.
In this paper, a parallel manipulator is comprised of two sliders and four links. Sliders execute a linear reciprocating motion depending on parallel guides and make the connected links rotate. A couple of links connected by sliders do coupling motion. The end-effector called a link tip has orientation angle. Through the kinematics analysis of this manipulator, we found displacement, velocity and acceleration using direct and inverse kinematics. We used equations that derived from this analysis and determined five constraint conditions. These conditions had much to do with rotation states of links, the relative relation of link length and coupling motion state. To verify those, we suggest a new algorithm regarding constraint conditions of a manipulator. With the result which performed the algorithm, we found out that operation range of coupled links was limited by relative relation of link length and that manipulator was not able to carry out a series of link motion, in case of being the link vertical between two parallel guides.
In order to overcome the conventional robot's physical limitation to frequent changes in operational requirements, it is quite appealing to modularize its system components and allow them to be combined into various configurations to best suit the needs to a particular application. Several researchers have presented the concept of modular robot. In this paper, the kinematics and dynamics of modular robot are studied, which concretes the concept of modular robot. This study includes the selection of individual module, the definition of their parameters and the development of module based manipulate. analysis software package (MBMAP).
일반적인 기구학의 개념은 기계를 구성하는 부품의 상대운동을 연구하는 학문이다. 즉, 기구학은 기계를 구성하는 부품의 강성이나 힘 등은 배제하고 단지 기계를 구성하는 부품의 서로 상대적인 운동관계만을 연구하는 학문이다. 따라서 기구학 해석에 있어서도 변위, 속도, 가속도만을 연구하게 되며, 해석방법에 있어서도 과거에는 도식적인 방법을 사용했으나 최근에는 컴퓨터를 이용한 방법이 보편화되어 있다.(중략)
In this paper the systematic modeling method of general wheeled mobile robot is proposed. First we show how to describe kinematics properties of wheeled mobile robot in the method formulating constraint equations using Basic Homogeneous Transform(BHT) which is used mainly the kinematics modeling of manipulator, and, under assumption it's provided part of nullvector in given constraint equations, find kinematics model of mobile robot related to actuators in real robot.
본 논문은 하지부의 각 분절에 부착된 착용형 관성센서의 자세 및 각속도 정보와 하지부 기구학을 기반으로 착용자의 보행속도를 추정하는 방법에 관한 연구를 다룬다. 보행 주기 중 발바닥과 지면이 완전히 접촉되지 않는 구간에서는 골반부에 장착된 관성센서의 가속도 출력을 적분하여 보행속도를 추정할 수 있다. 이 때, 보행 시 골반부의 기울어짐으로 인하여 발생되는 가속도의 측정오차의 누적 영향을 최소화하기 위하여, 하지부 기구학을 기반으로 추정된 보행속도를 매 보행 주기마다 골반 관성센서의 가속도 출력신호 적분 초기값으로 갱신한다. 그 결과 6분 가량의 야외 보행 실험을 수행한 결과, 오차 누적에 의한 영향은 관찰되지 않았으며, 보행속도 추정 오차의 RMS는 0.08m/s 이하인 것으로 확인되었다.
In this paper, it is studied that kinematic analysis of a 5-axis ultrasonic inspection equipment. The equipment is comprised of three straight axes and two rotary axes. With features of ultrasonic, the transmitter and receiver of the equipment are vertical to a test surface, operating at regular intervals. To perform this well, the motions of every link should be found on the based of kinematic analysis of the equipment. We chose starting point for testing and defined relations among all links through transformation of coordinates. For double curvature-shaped test object, we generated test paths. To follow these, we found motions of all links using inverse kinematics. By using Matlab/Simulink, simulator was developed, so that we could find out desired trajectories of main axes for a scan.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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