Vibration analysis of a rigid body supported by in-parallel linear springs can be greatly simplified by utilizing the conditions for a plane of symmetry. The vibration modes of an oscillatory system having plane of symmetry are classified into the in-plane and out-of-plane modes. From the viewpoint of screw theory, they represent respectively the vibration axes perpendicular to the plane of symmetry and lying in the plane of symmetry. In this paper, the sets of orthogonal and mutually intersecting three springs are used as resilient support of a rigid body. The geometrical conditions for the system to have a plane of symmetry and diagonalized stiffness matrix are presented. From the orthogonality of the vibration modes with respect to the inertia matrix, the geometrical relation between the reaction wrenches and the vibration modes are derived. This geometrical relation is then used to get the cubic design equation for the design of out-of-plane modes. The numerical design example of engine mounts is presented in order to explain the suggested design technique.
The kinematics with the instantaneous motion and statics of a manipulator has generally been proven algebraically. The algebraic solutions give very simple and straightforward results but the solutions do not have any meaning in physics or geometry. Therefore it is not easy to extend the algebraic results to design or control a robotic manipulator efficiently. Recently, geometrical approach to define the instantaneous motion or static relation of a manipulator is popularly researched and the results have very strong advantages to have a physical insight in the solution. In this paper, the instantaneous motion and static relation of a planar manipulator are described by geometrical approach, specifically by an axis screw and a line screw. The mass center of a triangle with weight and a perpendicular distance between the two screws are useful geometric measures for geometric analysis. This study provides a geometric interpretation of the kinematics and statics of a planar manipulator, and the method can be applied to design or control procedure from the geometric information in the equations.
This study is about the development of remote controlled bollard using the BLDC motor and ball screw with mechatronics theory. A bollard is composed of the sensor part and the control part. The sensor part is consisted of sensors that detect the locations of a bollard. The role of the control part is adjusting motor speed and power through variable resistance. In order to confirm required performance, the speed of decent and ascent of the bollard, the time and the RPM of BLDC motor were tested according to the variable resistance and the applied load with 10 to $72kg_f$.
고속 Rapier loom에서 위사를 Insert rapier와 Carrier rapier로서 경사를 상부와 하부로 2구분한 개구속으로 투입하여 경사와 위사의 조직을 완성시키는 위입기구는 스크류 구동방식이다. 이는 래피어와 휠의 치수를 줄이고, 기어와 벨트가 없이 직접 주축에 연결하는 구조이다. 그러므로 래피어가 요구하는 어떠한 가속도 곡선이 가능하여 고속화와 가동률 향상에 최적으로 정확한 설계에의한 래피어 운동이 필수적이다. 따라서 본 연구는 전체 거동의 파악을 위한 시스템의 정확한 해석과 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 Rapier loom의 고속화를 목적으로, 위입기구의 해석이론 정립 및 스크류의 회전에 따라 정확한 운동을 유도할 수 있도록 래피어의 변위, 속도 및 가속도 성분의 도출은 물론 동시에 화면상에 구현할 수 있는 스크류기구에 대한 시뮬레이션 프로그램을 개발하는 것이다.
In teleoperation of a manipulator, kinesthetic feedback can take an essential role in the sense that it provides an operator with more realistic information. In this paper, in order to implement the concept of kinesthetic feedback, force mapping algorithms based on screw theory have been presented. In the development of such algorithms, the virtual environment has been modeled usign a spring and dampers, and the forces caused by hitting the joint limits of a conrtolled manipulator were considered. Finally, some experimental results of force mapping algorithm have been presented.
We persent a method for kinematic calibration of open chain mechanisms based on the product of exponentials (POE) formula. The POE formula represents the forward kinematics of an open chain as a product of matrix exponentials, and is based on a modern geometric interpretation of classical screw theory. Unlike the kinematic parameters in the POE formula vary smoothly with changes in the joint axes;ad hoc methods designed to address the inherent singularities in the D-H parameters are therefore are therefore unnecessary. After introducing the POE formula, we derive a least-squares kinematic calibration algorithm for general open chain mechanisms. Simulation results with a 6-axis open chain are presented.
Kim, Wangdo;Veloso, Antonio P.;Araujo, Duarte;Kohles, Sean S.
Journal of Computational Design and Engineering
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제1권1호
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pp.55-66
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2014
A knee joint's longevity depends on the proper integration of structural components in an axial alignment. If just one of the components is abnormally off-axis, the biomechanical system fails, resulting in arthritis. The complexity of various failures in the knee joint has led orthopedic surgeons to select total knee replacement as a primary treatment. In many cases, this means sacrificing much of an other-wise normal joint. Here, we review novel computational approaches to describe knee physiotherapy by introducing a new dimension of foot loading to the knee axis alignment producing an improved functional status of the patient. New physiotherapeutic applications are then possible by aligning foot loading with the functional axis of the knee joint during the treatment of patients with osteoarthritis.
This paper represents a basic statistical examination on the navigability of ocean-going ship from the point of estimating the time lasting period when propeller racing occurred by using the basic probability theory and the statistics. The propeller racing is one of the most important seakeeping qualities in relation to the safety of the main engine and shafting system. The trend of the racing has been mainly investigated in order to estimate allowable maximum propeller diameter, operation of ocean-going ships, etc.. In those studies, the propeller racing generally and mainly means the situation (propeller exposed) in which the relative motion amplitude between ship hull and wave surface would exceed a depth of point in rotary disk propeller. Therefore, it seems that the magnitude of the amplitude and its exceeding frequency of propeller racing have been examined as a principal subject of study as usual. However, the time during which the amplitude exceeds the depth of point, that is, the propeller exposes in the air, must be also one of most important factor affecting the trend of propeller racing. Then, this paper proposes a new practical method for estimating the time lasting of exposed propeller related to propeller racing in rough-confused seas on the basis of the linear strip theory and the statistics. And, numerical examples of estimating the propeller racing probability are given for four wide ship forms. Finally the usefulness of the proposed method for predicting propeller racing based on the time lasting period is discussed.
Via screw theory, a vibration mode can be geometrically interpreted as a pure rotation about the vibration center in a plane and as a twisting motion on a screw in a three dimensional space. In thi s paper, applying the conditions that can be used to diagonalize the stiffness matrix by a parallel axis congruence transformation, the vibration modes and frequency response of an elastically suspended optical disc drive have been analyzed. It is first shown that the system has one plane of symmetry, which enables one to decouple the complicated vibration modes into two sets of modes independent of each other. Having obtained the analytical solutions for the axes of vibrations, the frequency response for a given applied input force has been demonstrated. Most importantly, it has been explained that this research result could be used in the synthesis process of a linear vibration system in order to improve the frequency response.
This paper presents a methodology for the stiffness analysis of a low-DOF parallel manipulator. A low-DOF parallel manipulator is a spatial parallel manipulator which has less than six degrees of freedom. The reciprocal screws of actuations and constraints in each leg can be determined by making use of the theory of reciprocal screws, which provide information about reaction forces due to actuations and constraints. When pure force is applied to a leg, the leg stiffness is modeled as a linear spring along the line. For pure couple, it is modeled as a rotational spring about the axis. It is shown that the stiffness model of an F-DOF parallel manipulator consists of F springs related to actuations and 6-F springs related to constraints connected from the moving platform to the base in parallel. The $6{\times}6$ Cartesian stiffness matrix is obtained, which is the sum of the Cartesian stiffness matrices of actuations and constraints. Finally, a 3-UPU parallel manipulator is used as an example to demonstrate the methodology.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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