A Type II Singularity Avoidance Algorithm for Parallel Manipulators using Output Twist Screws

要約

パラレル ロボット (PR) は、その精度と高い積載量により、さまざまな用途に使用できるクローズド チェーン マニピュレータです。
ただし、ワークスペース内には、PR がエンドエフェクターの動きの制御を失うタイプ II 特異点と呼ばれる構成が存在します。
タイプ II の特異点は、エンドエフェクターの完全な制御が不可欠なアプリケーションにとって問題です。
軌道計画は、タイプ II の特異点を回避することで PR の正確な動きを生成します。
一般に、特異点の回避は、特異な構成を障害物として考慮した速度プロファイルを使用して幾何学的経路を最適化することによって実現されます。
この研究では、アクチュエータのサブセットの軌道を変更することでタイプ II の特異点を回避するアルゴリズムを紹介します。
アクチュエータのサブセットは、タイプ II 特異点の原因となるリムを表し、2 つの出力ツイスト スクリュー間の角度によって識別されます。
提案された回避アルゴリズムは最適化手順を必要としないため、オフライン軌道計画の計算コストが削減され、オンライン軌道計画に適したものになります。
回避アルゴリズムは、ピックアンドプレイス平面 PR および空間膝リハビリテーション PR のオフライン軌道計画に実装されています。

要約(オリジナル)

Parallel robots (PRs) are closed-chain manipulators with diverse applications due to their accuracy and high payload. However, there are configurations within the workspace named Type II singularities where the PRs lose control of the end-effector movements. Type II singularities are a problem for applications where complete control of the end-effector is essential. Trajectory planning produces accurate movements of a PR by avoiding Type II singularities. Generally, singularity avoidance is achieved by optimising a geometrical path with a velocity profile considering singular configurations as obstacles. This research presents an algorithm that avoids Type II singularities by modifying the trajectory of a subset of the actuators. The subset of actuators represents the limbs responsible for a Type II singularity, and they are identified by the angle between two Output Twist Screws. The proposed avoidance algorithm does not require optimisation procedures, which reduces the computational cost for offline trajectory planning and makes it suitable for online trajectory planning. The avoidance algorithm is implemented in offline trajectory planning for a pick and place planar PR and a spatial knee rehabilitation PR

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