Badanie jednoznaczności reakcji i napędów w robotyce metodą kinetostatyki

• Autorzy: Pękal M. , Frączek J.

Warianty tytułu

EN

A kinetostatics-based study of uniqueness of reactions and drives in robotics

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Problem niejednoznaczności sił reakcji i sił napędowych może wystąpić podczas projektowania robotów czy np. syntezy ich sterowania. Dotychczasowe metody określania jednoznaczności sił reakcji polegały na badaniu macierzy Jacobiego równań więzów. Podejście bazujące na zadaniu kinetostatyki (prezentowane w niniejszej pracy) pozwala na jednoczesne badanie jednoznaczności sił reakcji i sił napędowych. Umożliwia ono zastosowanie kryteriów wywodzących się z pojęć algebry liniowej - np. sumy prostej przestrzeni liniowych czy przestrzeni zerowej macierzy. W niniejszej pracy przedstawiono podejście przestrzeni zerowej. Dla zilustrowania rozpatrywanej metody przygotowano trzy przykłady z dziedziny robotyki.

EN

A non-uniqueness of reactions and drives may occur during the design of robots or, e.g., in a synthesis of their control systems. Existing methods for determination of reactions uniqueness are based on examination of Jacobian matrix of constraints. Kinetostatics-based approach, presented in this paper, is applicable for simultaneous study of uniqueness of reactions and drives. This method uses criteria originating form linear algebra, e.g., direct sum or nullspace methods. In this paper, nullspace method is presented. The method is illustrated with three robotic examples.

Słowa kluczowe

PL

robotyka; kinematyka robota; dynamika robota; napęd robota; kinetostatyka

EN

robotics; robot kinematics; robot dynamics; robot drive; kinetostatics

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 195, t. 1
• Strony: 155--164
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Pękal M.

• Zakład Teorii Maszyn i Robotów, Instytut Techniki Lotniczej i Mechaniki Stosowanej, Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa, Politechnika Warszawska, ul. Nowowiejska 24, 00-665 Warszawa

autor

Frączek J.

• Zakład Teorii Maszyn i Robotów, Instytut Techniki Lotniczej i Mechaniki Stosowanej, Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa, Politechnika Warszawska, ul. Nowowiejska 24, 00-665 Warszawa-

Bibliografia

• [1] Javier Garcia de Jalon, Maria Dolores Gutierrez-Lopez. Multibody dynamics with redundant constraints and singular mass matrix: existence, uniqueness, and determination of solutions for accelerations and constraint forces. Multibody System Dynamics, 2013, wolumen 30, numer 3, s. 311-341.
• [2] Janusz Frączek, Marek Wojtyra. Kinematyka układów wieloczłonowych. Metody obliczeniowe. Warszawa, WNT 2008.
• [3] Janusz Frączek, Marek Wojtyra. On the unique solvability of a direct dynamics problem for mechanisms with redundant constraints and Coulomb friction in joints. Mechanism and Machine Theory, 2011, wolumen 46, numer 3, s. 312-334.
• [4] Andreas Muller. A conservative elimination procedure for permanently redundant closure constraints in MBS-models with relative coordinates. Multibody System Dynamics, 2006, wolumen 16, numer 4, s. 309-330.
• [5] Bruno Siciliano, Oussama Khatib. Springer Handbook of Robotics. Springer 2008.
• [6] Gilbert Strang. Introduction to Linear Algebra, Fourth Edition. Wellesley Cambridge Press 2009.
• [7] Gilbert Strang, Kai Borre. Linear Algebra, Geodesy, and GPS. Wellesley Cambridge Press 1997.
• [8] Lung-Wen Tsai. Robot Analysis: The Mechanics of Serial and Parallel Manipulators. Wiley 1999.
• [9] Marek Wojtyra. Joint Reaction Forces in Multibody Systems with Redundant Constraints. Multibody System Dynamics, 2005, wolumen 14, numer 1, s. 23-46.
• [10] Marek Wojtyra. Joint reactions in rigid body mechanisms with dependent constraint. Mechanism and Machine Theory, 2009, wolumen 44, numer 12, s. 2265-2278.
• [11] Marek Wo tyra, Janusz Frączek. Joint reactions in rigid or flexible body mechanisms with redundant constraints. Bulletin of the Polish Academy of Sciences Technical Sciences, 2012, wolumen 60, numer 3, s. 617-626.
• [12] Marek Wojtyra, Janusz Frączek. Comparison of Selected Methods of Handling Redundant Constraints in Multibody Systems Simulations. Journal of Computational and Nonlinear Dynamics, 2013, wolumen 8, numer 2, s. 021007 (1-9).
• [13] Marek Wojtyra, Janusz Frączek. Solvability of reactions in rigid multibody systems with redundant nonholonomic constraints. Multibody System Dynamics, 2013, wolumen 30, numer 2, s. 153-171.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.