Een parallelle manipulator is een mechanisch systeem dat verschillende computergestuurde seriële ketens gebruikt om een enkel platform of eindeffector te ondersteunen. De beroemdste parallelle robot bestaat uit 6 lineaire actuatoren die een beweegbare basis ondersteunen die wordt gebruikt voor vluchtsimulators en andere apparatuur.
Er wordt vaak gezegd dat parallelle robots harder, sneller en nauwkeuriger zijn dan seriële robots. De feiten zijn echter veel gecompliceerder, omdat er enorme verschillen zijn tussen parallelle robots.
Ten slotte kan worden gezegd dat de meeste precisiepositioneringsapparaten met meerdere assen zijn gebaseerd op parallelle robots, voornamelijk hexapoden en statieven. De reden voor dit fenomeen heeft echter weinig te maken met de foutaccumulatie van seriële robots (terwijl de fouten van parallelle robots gemiddeld zijn), en heeft meer te maken met de stijfheid van de hexapod en het statief.
Deze systemen worden ook wel parallelle robots genoemd. Het zijn gelede robots die een soortgelijk mechanisme gebruiken om de basis van de robot' of een of meer manipulatoren te verplaatsen. Hun"parallel" verschil, vergeleken met de seriële manipulator, is dat de eindeffector (of"hand") van deze link (of"arm") er via een (meestal drie of zes) onafhankelijke parallelle mechanismen op het voetstuk.
Wat hier wordt gebruikt, is "parallel" in topologische zin, niet "parallel" in geometrische zin; deze schakels werken op elkaar in, maar dit betekent niet dat het evenwijdige lijnen zijn.
Ontwerpkenmerken
Vergeleken met seriële manipulatoren is elke keten van parallelle manipulatoren gewoonlijk korter en eenvoudiger van structuur, zodat ze onnodige bewegingen kunnen weerstaan. De positioneringsfout van één ketting en de positioneringsfouten van andere kettingen zijn gemiddeld, niet cumulatief. Voor seriële robots moet elke actuator binnen zijn eigen vrijheidsgraden bewegen; bij parallelle robots wordt de flexibiliteit van gewrichten buiten de as echter ook beïnvloed door andere ketens. Het is deze stijfheid met gesloten lus die de hele parallelle robot stijf maakt ten opzichte van zijn componenten, in tegenstelling tot de seriële ketting, die geleidelijk zijn stijfheid vermindert naarmate het aantal componenten toeneemt.
Deze wederzijdse versterking maakt ook een eenvoudige structuur mogelijk: de hexapod-ketting van het Stewart-platform maakt gebruik van lineaire actuatoren van prismatische verbindingen tussen kogelgewrichten in elke asrichting. Kogelgewrichten zijn passief: ze bewegen gewoon vrij, zonder actuatoren of remmen; hun posities worden volledig beperkt door andere ketens. De Delta-robot heeft een roterende actuator die op een basis is gemonteerd, die een lichtgewicht, stijve parallellogramarm kan verplaatsen. De actuator is geïnstalleerd tussen de toppen van drie van de armen. Evenzo kan het ook op een eenvoudig kogelgewricht worden geïnstalleerd. De statische weergave van een parallelle robot is meestal vergelijkbaar met een gelede truss: de drijfstangen en hun actuatoren voelen alleen spanning of compressie, zonder enige buiging of koppel, wat opnieuw de invloed van enige flexibiliteit op de externe kracht van de as vermindert.
Een ander voordeel van de parallelle manipulator is dat de heavy-duty actuatoren vaak op een enkel basisplatform worden geïnstalleerd en dat de beweging van de arm alleen via de pilaren en gewrichten wordt uitgevoerd. Deze vermindering van de massa langs de arm zorgt voor een lichtere armstructuur, wat resulteert in een lichtere actuator en snellere beweging. Deze massaconcentratie vermindert ook het totale traagheidsmoment van de robot, wat een voordeel kan zijn voor mobiele of lopende robots.
Al deze kenmerken zorgen ervoor dat de manipulator een breed scala aan bewegingsmogelijkheden heeft. Omdat hun snelheid van handelen vaak wordt beperkt door stijfheid in plaats van pure kracht, kunnen ze snel bewegen in vergelijking met seriële manipulatoren.
Vergeleken met seriële manipulatoren, vereisen de meeste robottoepassingen stijfheid. Seriële robots kunnen dit bereiken door gebruik te maken van hoogwaardige roterende verbindingen die beweging op één as mogelijk maken, maar star zijn voor beweging buiten de as. Elke beweging die door het gewricht wordt toegestaan, moet ook worden uitgevoerd onder de bewuste controle van de actuator. Een beweging vereist meerdere assen, dus er zijn veel van dergelijke verbindingen nodig. Onnodige flexibiliteit of slordigheid in het ene gewricht kan soortgelijke slordigheid in de arm veroorzaken: er is geen mogelijkheid om de beweging van het ene gewricht naar het andere te ondersteunen. De onvermijdelijke hysterese en flexibiliteit buiten de as blijven zich ophopen langs de kinematische keten van de arm; precisiearmen zijn een compromis tussen de nauwkeurigheid, complexiteit en kosten van deze verbindingen.
Vergeleken met seriële robots is een van de belangrijkste nadelen van parallelle robots dat hun werkruimte beperkt is, omdat hun benen kunnen botsen, en (voor hexapod-robots) elk been vijf passieve gewrichten heeft en elk gewricht zijn eigen mechanische limieten heeft. Een ander nadeel van parallelle robots is dat ze hun stijfheid volledig verliezen in singuliere posities (de robot krijgt oncontroleerbare eindige of oneindige vrijheidsgraden; hij kan gaan zwaaien of bewegen). Dit betekent dat de Jacobiaanse matrix, de afbeelding van de gezamenlijke ruimte naar de Euclidische ruimte, singulier wordt (de rangorde neemt af van 6).
Neem contact met ons op:
mevrouw Sally
Mobiel: +86-13928530189
Tel: +86-757-81800563
Fax: +86-757-66853383
E-mail: tefudesally@tefude.com
BEZOEK VOOR MEER KENNIS RECHTSTREEKS ONZE OFFICILE WEBSITE (https://www.tefudepack.com), BEDANKT!