Model and analysis of the process of unit-load stream sorting by a manipulator with torsional disks

• Autorzy: Piątkowski T.

Warianty tytułu

PL

Model i analiza procesu sterowania strumienia ładunków jednostkowych manipulatorem z krążkami skrętnymi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the paper, the author presents a proposal for the modelling of the process of sorting of a stream of unit loads realised by means of a ma- nipulator with torsional disks. In the developed model, one takes into account three zones of friction influencing motion of the load in the manipulator working space: the first one associated with interactions on the manipulator active carrying surface, and two zones located on the belt conveyor right in front of, and behind the manipulator. Frictional pro- perties of the object are represented by a nonlinear friction coefficient defined based on a cubic b-spline curve. On the basis of numerical experiments performed on the sorting model, one determined the influence of fundamental structural and operational parameters of the manipulator on precision and reliability of the process of unit-load stream sorting. The obtained data can be used as guidelines for designing new solutions of sorting manipulators and may provide hints necessary for optimization of already-existing devices.

PL

W artykule przedstawiono propozycję modelowania przebiegu procesu sortowania strumienia ładunków jednostkowych realizowanego za pomocą manipulatora z krążkami skrętnymi. W opracowanym modelu uwzględniono, iż na ruch ładunku w przestrzeni pracy manipulatora mają wpływ trzy strefy tarcia: pierwsza strefa obejmująca oddziaływanie aktywnej powierzchni nośnej manipulatora oraz dwie strefy znajdujące się na przenośniku taśmowym tuż przed i za manipulatorem. Właściwości cierne obiektu reprezentowane są nieliniowym współczynnikiem tarcia wykorzystując krzywą cubic b-spline. Na podstawie przeprowadzonych eksperymentów numerycznych modelu sortowania określono wpływ podstawowych parametrów konstrukcyjnych i eksploatacyjnych manipulatora na precyzję i niezawodność przebiegu procesu sortowania potoku ładunków jednostkowych. Uzyskane dane mogą być wykorzystane jako wytyczne podczas projektowania nowych rozwiązańmanipulatorów sortujących oraz jako wskazania niezbędne do optymalnej eksploatacji urządzeń już istniejących.

Słowa kluczowe

EN

unit load; dry friction; handling process; belt conveyor; sorting

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
• Czasopismo: Journal of Theoretical and Applied Mechanics
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 47 nr 4
• Strony: 871--896
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Piątkowski T.

• University of Technology and Life Sciences, Department of Postal Technology, Bydgoszcz, Poland,

Bibliografia

• 1. Akella S., Huang W.H., Lynch K.M., Mason M.T., 2000, Parts feeding on a conveyor with a one joint robot, Algorithmica, Springer-Verlag, 26, 313-344
• 2. Awrejcewicz J., 1984, Coefficients identification of dynamic nonlinear dry friction dependence on velocity, Science Books, Mechanics, Lodz University Press, 429, 67, 5-12
• 3. Awrejcewicz J., Olejnik P., 2002, Numerical analysis of self-excited by friction chaotic oscillations in two-degrees-of-freedomsystem using exact Henon method, Machine Dynamics Problems, 26, 4, 9-20
• 4. B¨ohringer K.F., Donald B.R., Kavraki L.E., 2000, Part orientation with one or two stable equilibria using programmable force fields, IEEE Transactions on robotics and automation, 16, 2, 157-170
• 5. Hensen H.A., 2002, Controlled Mechanical Systems with Friction, Ph.D. Thesis, Eindhoven University of Technology
• 6. Kikuuwe R., Takesue N., Sano A., Mochiyama H., Fujimoto H., 2005, Fixed-step friction simulation: from classical Coulomb model to modern continuous models, International Conference on Intelligent Robots and Systems, 3910-3917
• 7. Korendo Z., Uhl T., 1998, Modelling and simulation of friction in deriving system of industrial robots, XVI Ogólnopolska Konferencja Naukowo-Dydaktyczna TMM, Rzeszow-Jawor, 256-273 [in Polish]
• 8. Krivoplas A., 1980, Paketo-formiruyushchie mashiny, Maszinostrojenije,Moskwa
• 9. Laowattana D., Satadaechakul W., 1999, Directive motion of a multipleconstrained holonomic system, First Asian Symposium on Industrial Automation and Robotics, Thailand, 133-139
• 10. Luntz J.E., Messner W., 1997, A distributed control system for flexible materials handling, IEEE Const. Syst., 17, 22-28
• 11. Luntz J.E., Messner W., Choset H., 1997, Parcel manipulation and dynamics with a distributed actuator array: the virtual vehicle, IEEE International Conference on Robotics and Automation, 2, 1541-1546
• 12. Mason M.T., 1999, Progress in nonprehensile manipulation, The International Journal of Robotics Research, 18, 1129-1141
• 13. Piątkowski T., 2004, Bases of manipulators classification for needs of sorting and positioning unit loads, Zeszyty Naukowe Wydziału Mechanicznego, 35,Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Koszalińskiej, 185-192 [in Polish]
• 14. Piątkowski T., Sempruch J., 2006a, Active fence with flexible element in a drive system, The Archive of Mechanical Engineering, 53, 335-354
• 15. Piątkowski T., Sempruch J., 2006b, Experimental tests of dry friction in handling process of unit loads, Developments in Machinery Design and Control, 5, Wydawnictwo Uczelniane ATR w Bydgoszczy, 57-62
• 16. Piątkowski T., Sempruch J., 2008a, Model of inelastic impact of unit loads, Packaging Technology and Science, John Wiley & Sons, doi: 10.1002/pts.825
• 17. Piątkowski T., Sempruch J., 2008b,Model of the process of load unit stream sorting by means of flexible active fence, Mechanism and Machine Theory, Elsevier, doi:10.1016/j.mechmachtheory.2007.05.004, 43, 5, 549-564
• 18. Sempruch J., Piątkowski T., 2002, Technical Facilities of Works Transport, Wydawnictwo Uczelniane ATR w Bydgoszczy [in Polish]
• 19. Tarnowski W., Bartkiewicz S., 1998, Modelowanie matematyczne i symulacja komputerowa dynamicznych procesów ciągłych, Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Koszalińskiej