Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การออกแบบและวิเคราะห์แบบใหม่สำหรับแขนกลแบบขนานในตระกูลเอช-4 พร้อมด้วยการควบคุมแรง

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Novel design and analysis with force control of the H-4 family parallel manipulator

Year (A.D.)

2004

Document Type

Thesis

First Advisor

วิบูลย์ แสงวีระพันธุ์ศิริ

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรดุษฎีบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาเอก

Degree Discipline

วิศวกรรมเครื่องกล

DOI

10.58837/CHULA.THE.2004.1259

Abstract

งานวิจัยนี้นำเสนอแขนกลแบบขนานรูปแบบใหม่ในตระกูลเอช-4 ซึ่งมีสามองศาอิศระในการเลื่อนตำแหน่งและหนึ่งองศาอิสระในการหมุน เพื่อสนับสนุนงานด้าน Rapid Prototyping หรือ Automated CMM รูปแบบของแขนกลที่เสนอในงานวิจัยนี้มีความซับซ้อนน้อยกว่าและมีปริมาตรทำงานในทิศทางหนึ่งที่กำหนดรวมถึงความสามารถในการเคลื่อนที่ (Mobility) สูงกว่าแขนกลขนานแบบ Stewart หรือแบบดั่งเดิม ในงานวิจัยนี้ได้วิเคราะห์ความสัมพันธ์เชิงตำแหน่งทั้ง Forward และ Inverse Kinematics ความสัมพันธ์เชิงความเร็ว การวิเคราะห์ความแข็งเกร็ง (Stiffness) รวมถึงการวิเคราะห์ Singularities อย่างละเอียด นอกจากนี้ยังนำเมตริกซ์ความแข็งเกร็งของแขนกลที่อยู่ในรูปแบบเชิงวิเคราะห์มาใช้ในการควบคุมแรงกระทำของแขนกลต่อวัตถุแวดล้อมด้วย แขนกลที่สร้างขึ้นได้รับการทดสอบการเคลื่อนที่และความสามารถในการควบคุมแรงกดที่ปลายแขนกับวัตถุแวดล้อมที่มีพื้นผิวไม่แน่นอนโดยไม่ทราบข้อมูล CAD ของพื้นผิววัตถุมาก่อน ได้ทดสอบการควบคุมแรงในหลายลักษณะกับวัตถุหลายชนิดเช่นเรสิน ไม้ และโลหะ ผลการทดสอบตัวควบคุมแรพบว่าสามารถควบคุมแรงกดระหว่าง 10 ถึง 40 นิวตันได้โดยมีความผิดพลาดของแรงไม่เกิน ±5 นิวตัน โดยที่ความเร็วของปลายแขนกลอยู่ที่ 15 ถึง 60 เซนติเมตรต่อนาทีขณะควบคุมแรง

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

This paper illustrates the novel asymmetry design of a H-4 family of parallel robot with three degrees of freedom in translation and one in rotation aim for human interfaced rapid prototyping or CMM application. The forward and inverse position and velocity relationships are presents. The design shows the advantage over the other conventional design in less complexity of direct kinematics solutions, greater workspace in one selected axis. The prototype arm has been built and test using hybrid force-position control scheme in conjunction with analytical robot compliance matrix to further calculate robot stiffness and deflection online. Force control was conduct through various tracking situation include resin and metal surface at 10 to 40 Newton with track speed from 15 to 60 cm per min. The results show good tracking ability with average error about 5 N.

Link to Full Text

Share

COinS