بررسي اثر جرم و اينرسي لينك‌ها بر ساده‌سازي روابط ديناميكي ربات 6-PUS براي نسبت بارهاي مختلف

Mass and inertia effect of the links on simplification of the 6-PUS robot dynamic equations for different payload ratio

ربات‌هاي موازي شش درجه آزادي به طور گسترده در شبيه‌سازها مورد استفاده قرار مي‌گيرند. گسترش بكارگيري ربات‌هاي شبيه‌ساز براي انواع گوناگون وسايل نقليه، امكان آموزش‌هاي پيشرفته را با امنيت بالا در زمان كم و هزينه‌هاي پايين‌تر فراهم نموده است. غالباً از ربات استوارت با ساختار 6-UPS به دليل صلبيت بالا، بزرگ بودن فضاي كاري و قابليت حمل بار بالا به عنوان شبيه‌ساز حركت استفاده مي‌گردد. وجود مفصل كشويي با بار و اينرسي زياد بين صفحه ثابت و متحرك سبب پايين آمدن راندمان اين مكانيزم مي‌شود. ربات با ساختار 6-PUS به علت قرارگرفتن عملگرهاي فعال بر روي زمين، مي‌تواند جايگزين مناسبي براي ربات استوارت باشد و در كاهش نيروها و همچنين هزينه آن بسيار موثر واقع شود. در اين مقاله، تحليل سينماتيك و ديناميك معكوس ربات 6-PUS با پيكربندي جامع با استفاده از روش نيوتن- اويلر ارائه شده است. صحت مدل تئوري ديناميك ربات با استفاده از نرم‌افزارهاي تحليل حركت بررسي شده است. با حذف عبارات مربوط به جرم و اينرسي لينك‌هاي ربات، مدل ديناميك ساده شده ربات 6-PUS تهيه شده است. دقت مدل ساده شده به ازاي نسبت‌هاي مختلف جرم و اينرسي بار به لينك، ارزيابي شده است. مدل ساده شده ديناميك به منظور بهبود راندمان محاسباتي حل ديناميك معكوس استفاده مي‌شود.

Todays, parallel robots with six degrees of freedom are widely used in motion simulation industry. Spreading application of motion simulation for different means of transportation has led to advance training in a safe way with less time and equipment cost. Mostly, the 6-UPS structure Stewart parallel manipulator is used as motion simulator due to its large workspace, rigidity and load capacity. Since the massive moving actuated prismatic joint is located between fixed and moving platforms, the dynamic performance of the mechanism is not efficient. The robot with PUS structure can be a good alternative for UPS type as its actuators are fixed to the ground. This results in lowering of the overall robot cost, in addition to stiffness increase. In this paper the inverse kinematic and dynamic of a general 6-PUS robot is presented using Newton-Euler method. The theoretical dynamic model results are verified using motion analysis software. A simplified dynamic model is prepared eliminating links’ inertial terms from dynamic equation. The accuracy of the model is evaluated for different link to payload mass properties ratio. The simplified dynamic model is used to improve the computational efficiency of the inverse dynamics.