Analiza geometrică, cinematică și dinamică a unui nou mecanism paralel de tip 6RSS

Abstract

Lucrarea de față evidențiază aspecte ale particularităților mecanismelor paralele și importanța acestora în proiectarea roboților cu șase grade de libertate, accentul fiind pus cu precădere pe necesitatea determinării modelelor geometrice, cinematice și dinamice care permit utilizatorului final să poată gestiona la maxim capacitățile acestora. În prima parte lucrarea prezintă un stadiu actual al cercetărilor întreprinse în direcția dezvoltării acestor mecanisme. Sunt evidențiate principalele avantaje ale utilizării roboților paraleli în diverse aplicații dar și dezavantajele acestora. De asemenea, sunt prezentate caracteristicile principale ale mecanismelor paralele și metodele de îmbunătățire a performanțelor acestora. În capitolul 2 al lucrării se face o analiză a spațiului de lucru al noului tip de mecanism paralel cu șase grade de libertate de tip 6RSS. Mecanismul paralel este compus dintr-o placă fixă și o platformă mobilă legate între ele prin șase lanțuri cinematice independente. Fiecare din cele șase lanțuri cinematice are în componența sa o cuplă de rotație conducătoare și două cuple sferice. Se prezintă structura generală a mecanismului cu “n” lanțuri paralele și particularizările făcute acestuia pentru obținerea mecanismului paralel de tip 6RSS (cuplă de rotație, cuplă sferică, cupla sferică). Este descrisă metoda transformărilor de coordonate în notație Denavit-Hartenberg pentru unul dintre lanțurile paralele. Configuraţia mecanismului la un moment dat, deci şi poziţia elementului efector, depind de mărimea parametrilor geometrici ai poziţiilor relative din cuplele cinematice. Sunt detaliate cele două modele geometrice: direct (prin care se determină poziția platformei pentru un set de unghiuri de intrare dat) și invers (prin care se determină unghiurile de rotație ale brațelor motoare, cunoscându-se poziția platformei). De asemenea, sunt prezentate aplicații ale celor două modele geometrice. Analiza spațiului de lucru s-a făcut prin delimitarea subspațiului translațiilor (prin restricționarea orientării platformei), de subspațiul orientărilor (punctul caracteristic rămâne fix într-o poziție dată, restricționat de valorile extreme ale unghiurilor de rotație ale brațelor motoare).