Dynamics of Parallel Robots: From Rigid Bodies to Flexible Elements

این کتاب با خلاصه‌ای کوتاه از مفاهیم اساسی، مشترک برای هر نوع ربات (سریال، ساختار درختی، موازی و غیره) که برای محاسبه مدل‌های دینامیکی ربات‌های موازی نیز ضروری هستند، شروع می‌شود. سپس با توجه به اینکه دینامیک مستلزم استفاده از هندسه و سینماتیک است، معادلات کلی مدل‌های هندسی و سینماتیکی ربات‌های موازی ارائه می‌شوند. پس از آن، توضیح داده می شود که مدل های پویا ربات موازی را می توان با تجزیه ربات واقعی به دو سیستم مجازی به دست آورد: یک ربات با ساختار درختی (معادل پاهای ربات که تمام مفاصل برای آن فعال می شوند) به اضافه یک بدنه آزاد مربوط به پلت فرم. . بنابراین، دینامیک ربات‌های ساختار درختی صلب تجزیه و تحلیل می‌شود و الگوریتم‌هایی برای به دست آوردن مدل‌های دینامیکی آنها در فشرده‌ترین شکل ارائه می‌شود. مدل دینامیکی ربات موازی صلب واقعی با بستن حلقه ها از طریق استفاده از ضرب کننده های لاگرانژ به دست می آید. مشکل انحطاط مدل پویا در نزدیکی تکینگی ها درمان شده و برنامه ریزی مسیر بهینه برای عبور از تکینگی ها پیشنهاد شده است. در نهایت، این رویکرد به روبات‌های موازی انعطاف‌پذیر گسترش یافته و الگوریتم‌هایی برای محاسبه مدل نمادین آنها در فشرده‌ترین شکل ارائه شده است. همه پیشرفت‌های نظری از طریق آزمایش‌ها تأیید می‌شوند.

This book starts with a short recapitulation on basic concepts, common to any types of robots (serial, tree structure, parallel, etc.), that are also necessary for computation of the dynamic models of parallel robots. Then, as dynamics requires the use of geometry and kinematics, the general equations of geometric and kinematic models of parallel robots are given. After, it is explained that parallel robot dynamic models can be obtained by decomposing the real robot into two virtual systems: a tree-structure robot (equivalent to the robot legs for which all joints would be actuated) plus a free body corresponding to the platform. Thus, the dynamics of rigid tree-structure robots is analyzed and algorithms to obtain their dynamic models in the most compact form are given. The dynamic model of the real rigid parallel robot is obtained by closing the loops through the use of the Lagrange multipliers. The problem of the dynamic model degeneracy near singularities is treated and optimal trajectory planning for crossing singularities is proposed. Lastly, the approach is extended to flexible parallel robots and the algorithms for computing their symbolic model in the most compact form are given. All theoretical developments are validated through experiments.