متعادل سازي ايستايي سه مكانيزم صفحه اي موازي سه درجه آزادي و متعادل‌سازي ايستايي با وزن متغير

Static Balancing of Three Parallel Planar 3-DOF Mechanisms and Static Balancing of Variable Weights

تعادل ايستايي از ارزشمندترين روش‌هاي طراحي صنعتي به شمار مي ‍رود. اين روش جهت متعادل سازي ايستايي سه مكانيزم متداول صفحه-اي سه درجه آزادي در اين مقاله مورد بررسي قرار گرفته است كه در آن از فنر و ضد وزنه، كه از متداول ترين روش هاي ايجاد تعادل ايستايي به شمار مي روند، استفاده شده است. در اين مقاله ابتدا با بيان تيوري هاي تعادل ايستايي بوسيله ي فنر و ضد وزنه و بررسي معادلات مربوطه، به معرفي طرح هاي پيشنهادي ايجاد تعادل ايستايي، در سه مكانيزم موازي صفحه اي سه درجه آزادي 3-RRR, 3-PRRو 3-RPR با وزن ثابت و سپس جرثقيل متعادل ايستايي سه درجه آزادي فضايي با وزن متغير به كمك اين روش ها و بهبود آن ها، طراحي و معرفي شده است. به عنوان نمونه عملي، مدل‌سازي مكانيزم متعادل ايستايي 3-RRR در Adams به كمك فنر و ضد وزنه انجام و در نهايت ساخت اين مكانيزم در مقاله اشاره شده است. جرثقيل از تعادل ايستايي بهره مي برد و عملگر تنها لازم است كه نيروي جابجايي ضد وزنه در صفحه XY را تامين نمايد كه مشخصا از نيروي لازم جهت جابجايي بار اصلي در راستاي گرانش كمتر است. از مزاياي اين مكانيزم ها مي توان به كاهش هزينه ساخت و بهره برداري، امنيت بيشتر و كاهش قدرت عملگرها اشاره نمود.

Static balancing is one of the most valuable strategies in manufacturing and industrial designing. This paper deals with the static balancing of parallel mechanisms. Using counter-weights and springs, and their combination, are the most popular methods in this procedure. In this article, theories and formulas of static balancing, and springs, taking into consideration the end effector with constant-weight, using counter-weights and springs are addressed. As case studies, three 3-DOF planar parallel mechanisms, namely, 3-RRR, 3-PRR and 3-RPR with constant-weight are investigated. A static balanced 3-RRR is modeled and validated in Adams software and fabricated using a combination of spring and counter-weight. This mechanism is manufactured in Human and Robot Interaction laboratory (TaarLab). Moreover, a cable parallel 3-DOF mechanism using static balancing concept is designed for which variable weight is considered at the end-effector. The crane benefits from static balancing of variable weight that causes the power actuators just use in relocation the counter-weight in XY plane that is obviously less than the power needed to relocate the main load across the gravity direction. The advantages of these kinds of mechanisms consist in reducing manufacturing and operation price, increasing the safety and using less power in actuators.