Розробка плоского тросового паралельного робота для практичного застосування в навчальному процесі

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.237772

Ключові слова:

кабельний паралельний робот, планарний, конструкція, кінематика, статика, натяг, кінцевий ефектор, прототип, управління, енкодер

Анотація

Паралельний робот з кабельним приводом (ПРКП) має величезний потенціал для різних застосувань в промисловості і в повсякденному житті. Вони складаються з кінцевого ефектора і підстави, з'єднаних кількома кабелями. ПРКП мають велику робочу область у порівнянні з робочою областю класичних паралельних роботів. ПРКП мають більш просту конструкцію, мають гарні динамічними характеристиками, високою вантажопідйомністю, мобільністю і невисокою вартістю. Єдиний недолік в тому, що кабелі ПРКП можуть працювати тільки на втягування і не можуть стикатися. У даній статті представлена конструкція прототипу планарного ПРКП з чотирма кабелями для практичного використання в навчальному процесі. Цей прототип планарного ПРКП необхідний для кращого розуміння студентами особливостей конструкції, структури, кінематики, статики і динаміки ПРКП. Планарний ПРКП виконує два поступальних руху за рахунок керованих 4 тросів і одне обертальний рух кінцевого ефектора. Проведено дослідження кінематики та статики плоского паралельного робота з тросовим приводом. Проведено моделювання руху плоского паралельного робота з тросовим приводом на мові програмування Python. Розроблено конструкцію і виготовлено прототип плоского паралельного робота з тросовим приводом. Проведено експериментальні дослідження прототипу плоского паралельного робота з тросовим приводом. Результати експериментальних досліджень показали, що ПРКП працює досить добре. В ході випробувань прототипу планарного паралельного робота з тросовим приводом було виявлено, що спотворення траєкторії кінцевого ефектора залежать від натягу тросів. Необхідно контролювати рівень натягу за допомогою тензодатчиків. На підставі аналізу отриманих результатів підтверджена ефективність використання прототипу планарного ПРКП в навчальному процесі курсу робототехніки

Спонсор дослідження

  • This research has been funded by the Science Committee of the Ministry of Education and Science of the Republic of Kazakhstan (Grant No. AP09259339)

Біографії авторів

Assylbek Jomartov, Institute of Institute of Mechanics and Mechanical Engineering named after Academician U. A. Dzholdasbekovand Mechanical Engineering, Almaty

Doctor of Technical Sciences, Professor

Department of Problems of Mechanics, Machines and Robotics

Aziz Kamal, Institute of Mechanics and Mechanical Engineering named after Academician U. A. Dzholdasbekov

Master

Department of Problems of Mechanics, Machines and Robotics

Azizbek Abduraimov, Institute of Mechanics and Mechanical Engineering named after Academician U. A. Dzholdasbekov

Master

Department of Problems of Mechanics, Machines and Robotics

Посилання

  1. Bostelman, R., Albus, J., Dagalakis, N., Jacoff, A., Gross, J. (1994). Applications of the NIST robocrane. Proceedings of International Symposium on Robotics and Manufacturing Maui Hi, 14–18. Available at: https://tsapps.nist.gov/publication/get_pdf.cfm?pub_id=820484
  2. Albus, J., Bostelman, R., Dagalakis, N. (1993). The NIST robocrane. Journal of Robotic Systems, 10 (5), 709–724. doi: http://doi.org/10.1002/rob.4620100509
  3. Jomartov, А. А., Kamal, A. N., Abduraimov, А. (2021). Overview of cable parallel robots. Vestnik KazNRTU, 143 (3), 202–210. doi: http://doi.org/10.51301/vest.su.2021.i3.27
  4. Varela, M. J., Ceccarelli, M., Flores, P. (2015). A kinematic characterization of human walking by using CaTraSys. Mechanism and Machine Theory, 86, 125–139. doi: http://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2014.12.006
  5. Verhoeven, R. (2004). Analysis of the workspace of tendon-based Stewart platforms. Duisburg: Department of Mechanical Engineering, University of Duisburg-Essen, 169. Available at: https://d-nb.info/972304770/34
  6. Zanotto, D., Rosati, G., Minto, S., Rossi, A. (2014). Sophia-3: A Semiadaptive Cable-Driven Rehabilitation Device With a Tilting Working Plane. IEEE Transactions on Robotics, 30 (4), 974–979. doi: http://doi.org/10.1109/tro.2014.2301532
  7. Liu, H. W., (2012). Conceptual design and dynamic analysis of novel cable-loop-driven parallel mechanisms. Québec, 195. Available at: https://robot.gmc.ulaval.ca/fileadmin/documents/Theses/hanwei_liu.pdf
  8. Gouttefarde, M., Gosselin, C. M. (2006). Analysis of the wrench-closure workspace of planar parallel cable-driven mechanisms. IEEE Transactions on Robotics, 22 (3), 434–445. doi: http://doi.org/10.1109/tro.2006.870638
  9. Azizian, K., Cardou, P. (2012). The Dimensional Synthesis of Planar Parallel Cable-Driven Mechanisms Through Convex Relaxations. Journal of Mechanisms and Robotics, 4 (3). doi: http://doi.org/10.1115/1.4006952
  10. Berti, A., Merlet, J.-P., Carricato, M. (2015). Solving the direct geometrico-static problem of underconstrained cable-driven parallel robots by interval analysis. The International Journal of Robotics Research, 35 (6), 723–739. doi: http://doi.org/10.1177/0278364915595277
  11. Jin, X., Jun, D., Pott, A., Park S., Park, J., Seong Young Ko, S. (2013). Four-cable-driven parallel robot. 13th International Conference on Control, Automation and Systems (ICCAS 2013). Gwangju, 879–883. Available at: https://www.researchgate.net/publication/260393125_Four-cable-driven_parallel_robot
  12. Williams, R. L., Gallina, P., Vadia, J. (2003). Planar Translational Cable-Direct-Driven Robots. Journal of Robotic Systems, 20 (3), 107–120. doi: http://doi.org/10.1002/rob.10073
  13. Ottaviano, E., Ceccarelli, M., Paone, A., Carbone, G. (2005). A Low-Cost Easy Operation 4-Cable Driven Parallel Manipulator. Proceedings of the 2005 IEEE International Conference on Robotics and Automation, 4019–4024. doi: http://doi.org/10.1109/robot.2005.1570734
  14. Ottaviano, E., Chablat, D., Moroz, G. (2011). A comparative study of 4-cable planar manipulators based on cylindrical algebraic decomposition. Proceedings of the ASME 2011 International Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference IDETC/CIE, 1253–1262. doi: http://doi.org/10.1115/detc2011-47726
  15. He, Y., Liang, L. (2019). Application of Robotics in Higher Education in Industry 4.0 Era. Universal Journal of Educational Research, 7 (7), 1612–1622. doi: http://doi.org/10.13189/ujer.2019.070715
  16. Zainal, N., Din, R., Nasrudin, M., Abdullah, S, Rahman, A. H. A., Abdullah, S. N. H. S. et. al. (2018). Robotic prototype and module specification for increasing the interest of Malaysian students in STEM education. International Journal of Engineering & Technology, 7 (3.25), 286–290. Available at: https://www.sciencepubco.com/index.php/ijet/article/view/17583
  17. Crnokic, B., Grubisic, M., Volaric, T. (2017). Different Applications of Mobile Robots in Education. International Journal on Integrating Technology in Education, 6 (3), 15–28. doi: http://doi.org/10.5121/ijite.2017.6302
  18. Python. Available at: https://www.python.org/downloads/

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-08-31

Як цитувати

Jomartov, A., Kamal, A., & Abduraimov, A. (2021). Розробка плоского тросового паралельного робота для практичного застосування в навчальному процесі. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(7(112), 67–75. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.237772

Номер

Том 4 № 7(112) (2021): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Assylbek Jomartov, Aziz Kamal, Azizbek Abduraimov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.