The Stiffness of 3-PRS PM Across Parasitic and Orientational Workspace

要約

この研究では、3-PRS パラレル キネマティクス マシンとしても知られる Sprint Z3 ヘッドの剛性特性を調査します。これらのマシンは、精密機械加工用途で最も広範囲に研究され、実現可能な成功を収めているマニピュレータの 1 つです。
これらのロボットマニピュレータに関する豊富な研究にもかかわらず、寄生運動空間内での剛性パフォーマンスを実証したこれまでの研究はありません。
剛性は構成に依存するため、このような望ましくない動きは剛性特性に影響を与えます。
このギャップに対処するために、この論文では、速度レベルの寄生運動空間と通常の作業空間の両方を考慮した剛性モデルを開発します。
考慮されたすべての空間にわたるマニピュレータの剛性特性を示すために、数値シミュレーションが提供されます。
結果は、方向ワークスペース全体の剛性分布と比較すると、寄生運動空間内の剛性プロファイルが浅く、値が小さいことを示しています。
これは、マニピュレータの性能を適切に評価するには、寄生動作中の外部負荷に耐える能力を評価する必要があることを意味します。
したがって、コンポーネントを再設計して全体の剛性を高めるには、この側面を理解することが重要です。

要約(オリジナル)

This study investigates the stiffness characteristics of the Sprint Z3 head, also known as 3-PRS Parallel Kinematics Machines, which are among the most extensively researched and viably successful manipulators for precision machining applications. Despite the wealth of research on these robotic manipulators, no previous work has demonstrated their stiffness performance within the parasitic motion space. Such an undesired motion influences their stiffness properties, as stiffness is configuration-dependent. Addressing this gap, this paper develops a stiffness model that accounts for both the velocity-level parasitic motion space and the regular workspace. Numerical simulations are provided to illustrate the stiffness characteristics of the manipulator across all considered spaces. The results indicate that the stiffness profile within the parasitic motion space is both shallower and the values are smaller when compared to the stiffness distribution across the orientation workspace. This implies that evaluating a manipulator’s performance adequately requires assessing its ability to resist external loads during parasitic motion. Therefore, comprehending this aspect is crucial for redesigning components to enhance overall stiffness.

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