A new 3-DOF 2T1R parallel mechanism: Topology design and kinematics

要約

この記事では、位置姿勢特性 (POC) を使用した平行機構のトポロジカル設計理論に基づいて設計された、2 つの並進と 1 つの回転 (2T1R) を備えた新しい 3 自由度 (3-DOF) の平行機構 (PM) を紹介します。
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PM は主に荷物の仕分けと配達での使用を目的としています。
PM の可動プラットフォームは並進軸に沿って移動し、ベルトコンベアから物体を拾い上げ、軸のどちらかの側に傾けます。
まず、自由度 (DOF) や結合度などの PM のトポロジ特性を計算し、PM のトポロジ情報を表すトポロジ解析式を提供します。
次に、トポロジカル特徴を使用した運動学モデリング原理に基づいて、直接運動学モデルと逆運動学モデルを解決します。
モデルは純粋に解析的であり、一連の二次方程式に分解されているため、産業用ロボットでの使用に適しています。
また、直列特異点と並列特異点を特定するために特異構成も研究します。
デカップリング プロパティを使用して、代数的アプローチを使用してパッケージの並べ替えとデポジットの問題に対処するメカニズムのサイズを決定します。
最小のセグメント長を決定するには、円筒代数分解を使用して不等式を含む系を解きます。

要約(オリジナル)

This article presents a new three-degree-of-freedom (3-DOF) parallel mechanism (PM) with two translations and one rotation (2T1R), designed based on the topological design theory of the parallel mechanism using position and orientation characteristics (POC). The PM is primarily intended for use in package sorting and delivery. The mobile platform of the PM moves along a translation axis, picks up objects from a conveyor belt, and tilts them to either side of the axis. We first calculate the PM’s topological characteristics, such as the degree of freedom (DOF) and the degree of coupling, and provide its topological analytical formula to represent the topological information of the PM. Next, we solve the direct and inverse kinematic models based on the kinematic modelling principle using the topological features. The models are purely analytic and are broken down into a series of quadratic equations, making them suitable for use in an industrial robot. We also study the singular configurations to identify the serial and parallel singularities. Using the decoupling properties, we size the mechanism to address the package sorting and depositing problem using an algebraic approach. To determine the smallest segment lengths, we use a cylindrical algebraic decomposition to solve a system with inequalities.

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