三自由度Delta机器人工作空间仿真方法研究
The Study on Simulation Method of 3-DOF Delta Robot Workspace
DOI: 10.12677/AIRR.2017.64013, PDF, HTML, XML, 下载: 1,933  浏览: 4,906 
作者: 姜轶辉, 常丽园:长安大学工程机械学院,陕西 西安;焦生杰:长安大学公路养护设备国家工程实验室,陕西 西安
关键词: 三自由度Delta机器人仿真工作空间结构参数3-DOF Delta Robot Simulation Workspace Structure Parameter
摘要: 为了解决三自由度Delta机器人工作空间的仿真问题,在总结已有的Delta机器人工作空间仿真方法的基础上,基于Matlab和Catia提出了三种具有代表性的Delta机器人工作空间仿真方法,以实验室已有的三自由度Delta机器人为研究对象,按照其结构参数使用三种方法进行工作空间的仿真,对仿真结果进行对比分析,用实验室实物测量的数据进行验证。结果表明:三种仿真方法得到的工作空间相同,说明三种仿真方法都是可行的,其中基于Matlab位置正解法的仿真方法具有主动杆输入角度范围可调的优点,仿真结果与实验室测量数据吻合度最高,将主动杆输入角度逐步增大并使用该方法进行仿真发现:工作空间由下至上,由中心至边缘,沿三根主动杆方向,逐渐增加,直至完整。
Abstract: For solving the problem of workspace simulation of 3-DOF Delta Robot, we propose three represen-tational workspace simulation methods by matlab and catia after summarizing the existing methods. Taking the Delta Robot in laboratory as the research object, three methods are used to simulate workspace by its structure parameters. And the results are compared and verified through the actual measured data. The results show that the workspace models of three simulation methods are same, so all the three methods are feasible. Because the simulation method based on forward position kinematic (FPK) solution in Matlab can change the range of input angle of active rod, its result has the highest data coincidence. Gradually increase the input angle and simulate on the method based on (FPK) solution, the results show that the working space is from the bottom up, from the center to the edge, along the three active bar, gradually increase, until the whole.
文章引用:姜轶辉, 焦生杰, 常丽园. 三自由度Delta机器人工作空间仿真方法研究[J]. 人工智能与机器人研究, 2017, 6(4): 115-124. https://doi.org/10.12677/AIRR.2017.64013

参考文献

[1] 吴培栋. Stewart平台的运动学与逆运动学的基础研究[D]: [博士学位论文]. 武汉: 华中科技大学, 2008.
[2] 杜金钊. 面向实时控制的Delta并联机器人动力学计算模型研究[D]: [硕士学位论文]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2016.
[3] Dsagupta, B. and Mruthyunjaya, T.S. (2000) The Stewart Platform Manipulator:a Review. Mechanism and Machine Theory, 35, 15-40.
https://doi.org/10.1016/S0094-114X(99)00006-3
[4] 彭煜. Delta机器人数字化设计及其工作空间研究[D]: [硕士学位论文]. 芜湖: 安徽工程大学, 2014.
[5] 冯李航, 张为公, 龚宗洋, 等. Delta系列并联机器人研究进展与现状[J]. 机器人, 2014(3): 375-384.
[6] 张利敏, 梅江平, 赵学满, 等. Delta机械手动力尺度综合[J]. 机械工程学报, 2010, 46(3): 1-7.
[7] 金京哲. 并联机器人工作空间的分析与模拟[D]: [硕士学位论文]. 秦皇岛: 燕山大学, 2009.
[8] Affi, Z., Romdhane, L. and Maalej, A. (2004) Dimensional Synthesis of a 3-Translation-DOF In-Parallel Manipulator for a Desired Workspace. European Journal of Mechanics, 23, 311-324.
https://doi.org/10.1016/j.euromechsol.2004.01.003
[9] 常军, 南文虎, 李玉明. 基于蒙特卡洛法的Delta机器人工作空间分析[J]. 机械工程师, 2012(9): 14-15.
[10] 彭煜, 高洪, 陈啸. 基于正位移解的Delta机器人工作空间分析[J]. 井冈山大学学报:自然科学版, 2013, 34(5): 60-64.
[11] Maya, M., Castillo, E., Lomeli, A., et al. (2013) Workspace and Payload-Capacity of a New Reconfigurable Delta Parallel Robot. International Journal of Advanced Robotic System, 10, 1-11.
https://doi.org/10.5772/54670
[12] 郜峰. 3-DOF平动正交并联机器人的性能分析与研究[D]: [硕士学位论文]. 秦皇岛: 燕山大学, 2010.
[13] 梁香宁. Delta机器人运动学建模及仿真[D]: [硕士学位论文]. 太原: 太原理工大学, 2008.
[14] Williams II, R.L. (2016) The Delta Parallel Robot: Kinematics Solutions. Internet Publication.
http://www.ohio.edu/people/williar4/html/pdf/DeltaKin.pdf
[15] Laribi, M.A., Romdhane, L. and Zeghloul, S. (2007) Analysis and Dimensional Synthesis of the Delta Robot for a Prescribed Workspace. Mechanism and Machine Theory, 42, 859-870.
https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2006.06.012