데카르트 병렬 조작기

Cartesian parallel manipulators

로봇 공학에서, 데카르트 평행 조작자는 데카르트 좌표계와 나란히 정렬된 평행 연결된 운동학적 링크('limbs')를 사용하여 플랫폼을 움직이는 조작기입니다.여러 개의 사지가 움직이는 플랫폼을 베이스에 연결합니다.각 사지는 선형 액추에이터에 의해 구동되며 선형 액추에이터는 서로 수직이다.여기서 '병렬'이라는 용어는 운동학적 연결고리가 합쳐지는 방식을 의미하며, 기하학적으로 평행한 것을 의미하지 않는다. 즉, 등거리 선이다.

맥락

일반적으로 조작기('로봇' 또는 '기계'라고도 함)는 물체를 위치시키고 방향을 정하는 기계 장치이다.3차원(3D) 공간에서 물체의 위치는 '좌표'로 알려진 세 개의 숫자 X, Y, Z로 지정할 수 있습니다.데카르트 좌표계(조작자를 제어하는 수학적 기초인 해석 기하학을 도입한 르네 데카르트의 이름을 딴 것)에서 좌표는 서로 수직인 3개의 기준 평면으로부터의 거리를 지정한다.3D 물체의 방향은 방향 각도에 해당하는 세 개의 추가 번호로 지정할 수 있습니다.최초의 조작기는 제2차 세계대전 이후 아르곤 국립연구소가 고방사능 물질을 원격으로 안전하게 다룰 수 있도록 개발되었다.최초의 수치 제어 조작기(NC 기계)는 밀링 애플리케이션용으로 Parsons Corporation과 MIT Servmechanism Laboratory에 의해 개발되었습니다.이 기계는 (PP)P 조인트 토폴로지와 함께 세 개의 상호 수직 선형 액추에이터(P 조인트)를 사용하여 데카르트 좌표계에 상대적인 절삭 공구를 배치합니다.최초의 산업용 [1]로봇인 Unimate는 1950년대에 발명되었다.제어축은 구면 좌표계에 해당하며, RRP 조인트 위상은 프리즘형 P 조인트와 직렬로 2개의 회전 R 조인트로 구성됩니다.오늘날 대부분의 산업용 로봇은 회전 R관절 RRRR의 직렬 체인으로 구성된 관절형 로봇이다.

묘사

데카르트 병렬 조작자는 데카르트 및 병렬 조작자의 두 가지 광범위한 범주의 교차점에 있습니다.데카르트 조작기는 서로 수직인 선형 액추에이터에 의해 구동된다.일반적으로 액추에이터의 선형 위치와 이동 플랫폼의 X, Y, Z 위치 좌표가 일대일로 대응하므로 제어가 용이합니다.또한 데카르트 조작기는 이동 플랫폼의 방향을 변경하지 않습니다.가장 일반적으로, 데카르트 조작기는 직렬로 연결된다. 즉, 단일 운동학적 연결 체인으로 구성된다. 즉, 첫 번째 선형 작동기는 두 번째 작동기를 이동시킨다.반면에, 데카르트 병렬 조작자는 병렬로 연결되며, 즉 여러 개의 운동학적 연결로 구성된다.병렬 연결된 조작기는 강성,[3] 정밀도,[4] 동적 성능[5] 및 무거운 [7]하중을 지탱하는 측면에서 선천적인 이점을[2] 가지고 있습니다.

구성

여기에는 다양한 유형의 데카르트 병렬 조작기가 요약되어 있습니다.완전히 병렬로 연결된 메커니즘만 포함됩니다. 즉, 팔다리당 하나의 액추에이터가 있는 이동 플랫폼의 자유도와 동일한 수의 팔다리만 포함됩니다.

멀티테론 패밀리

멀티테론 계열의 조작자 구성원은 3, 4, 5 또는 6 자유도(DoF)를 가집니다.Tripteron 3-DoF 멤버는 3개의 번역 자유도 3T DoF를 가지며, 이후 멀티테론 패밀리의 멤버는 각각 회전 자유도를 추가합니다.패밀리의 각 멤버는 고정 베이스에 접속된 서로 수직인 리니어 액튜에이터를 가진다.이동 플랫폼은 일반적으로 세 개의 기하학적 평행 회전 R 조인트를 통해 선형 액추에이터에 부착됩니다.예를 들어 R 조인트와 같이 조작기 구성을 설명하는 데 사용되는 단축 조인트 표기법에 대한 설명은 Kinematic 쌍을 참조하십시오.

트립테론

트립테론

멀티테론 계열의 3-DoF 트립테론[9][11][12][13] 멤버는 3개의 회전 R 조인트 3(PRR)와 직렬로 선형 액추에이터(능동 프리즘 P 조인트)로 구성된 3개의 평행 연결 키네마틱 체인을 가지고 있습니다.3개의 평행사변형 Pa 사지 3(PRPaR)을 가진 유사한 조작기는 Orthoglide[14] 및 Parallel 큐브 조작기입니다.[16]팬텝테론은[17] 또한 Tripteron과 유사하며 플랫폼의 움직임을 가속화하기 위한 팬터그래프 링크가 있습니다.

쿠드럽테론

쿼드럽테론

4-DoF Qudrupteron은[18] (3PRRU)(PRR) 조인트토폴로지를 가진 3T1R DoF를 갖추고 있습니다.

펜타페론

5-DoF 펜타테론은[19] 5(PRRR) 조인트토폴로지를 가진 3T2R DoF를 갖추고 있습니다.

헥사테론

6-DoF Hexapteron은[20] 6(PCRS) 조인트 토폴로지를 가진 3T3R DoF와 원통형 C 및 구형 S 조인트를 가지고 있습니다.

이소글라이드

이소글라이드[21] 제품군에는 2-6 DoF의 다양한 데카르트 병렬 조작기가 포함되어 있습니다.

엑튜에이터

엑튜에이터

4-DoF 또는 5-DoF 커플링 데카르트 조작기[25] 패밀리는 2T2R DoF 또는 3T2R DoF를 사용하는 갠트리형 데카르트 병렬 조작기입니다.

레퍼런스

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  2. ^ Z. 판딜로프, V.Dukovski, 직렬 로봇과 병렬 로봇의 특성 비교, Acta Technica Corvinensis-Bulletin of Engineering, 제7권, 제1호, 143-160페이지
  3. ^ Geldart, M; Webb, P; Larsson, H; Backstrom, M; Gindy, N; Rask, K (2003). "A direct comparison of the machining performance of a variax 5 axis parallel kinetic machining centre with conventional 3 and 5 axis machine tools". International Journal of Machine Tools and Manufacture. 43 (11): 1107–1116. doi:10.1016/s0890-6955(03)00119-6. ISSN 0890-6955.
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