Preview

Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie

Advanced search

Manipulator of a Parallel-Series Structure with a Controlled Gripper Positioning Task

https://doi.org/10.17587/mau.17.525-530

Abstract

Manipulators with the mechanisms of a parallel structure are increasingly used in various industries: in mechanical engineering as parts of complex geometry mechanical processing, tool engineering, products packaging, as well as in the technological processes and in the production and processing of the agricultural products. Loading and unloading operations are well-suited for mechanization and automation with the use of a tripod manipulator. Till nowadays due to a limited working area, a relatively small degree of manipulation of a tripod manipulator, and, even less, the technological processes can be subjected to mechanization and automation in processing of the agricultural products: sorting, packaging and canning of fruits and vegetables. In order to increase manipulation of the tripod manipulator (hand) in the joint, where the linear displacement drive units axis geometrically converge at a single point by a spherical five moveable hinge unit, a driven mechanism was designed consisting of three series-connected pairs of the fifth class of links (gripper) with a working body (brush). Since one of the basic requirements, which determine performance of the manipulators, is to ensure an approach of the manipulator's working body to the points of a service object with a given orientation of the working body, we define the tasks of positioning of the manipulator's working body and evaluation of its functional abilities in the service area. The task of a manipulator's positioning is to determine the manipulator's generalized coordinates at a given program position of the working body. In order to handle this problem it is necessary to solve the direct task for the hand of the manipulator, i.e. to determine the Cartesian coordinates of the suspension point in the absolute coordinate system of Oxyz and the inverse task for the gripper. Thus, the proposed scheme of a tripod manipulator with an additional mechanism for the gripper with three degrees of mobility allows us to ensure the necessary manipulation parameters and the optimal configuration of the manipulator in the transition from its initial position to the final one. A method for handling of the direct and inverse problems of the manipulator kinematics was developed. The solution is provided for two design options of the gripper.

About the Authors

V. V. Zhoga
Volgograd State Technical University
Russian Federation


V. V. Dyashkin-Titov
Volgograd State Agrarian University
Russian Federation


I. A. Nesmiyanov
Volgograd State Agrarian University
Russian Federation


N. S. Vorobjeva
Volgograd State Agrarian University
Russian Federation


References

1. Афонин В. Л., Подзоров П. В., Слепцов В. В. Обрабатывающее оборудование на основе механизмов параллельной кинематики. М.: Машиностроение, 2006.

2. Бушуев В. В., Хольшев И. Г. Механизмы параллельной структуры в машиностроении // СТИН. 2001. № 1. C. 3-8.

3. Рыбак Л. А., Гриненко Г. П. Инновационное обрабатывающее оборудование на базе параллельных структур: перспективы и направления коммерциализации // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2013. № 7 (25). С. 32-39.

4. Робот-манипулятор FlexPicker IRB 360 компании AAB www.abb.com/robotics. URL: http://www.roboticturnkeysolutions.com/robots/abb/datasheet/IRB_360.pdf.

5. Шипилевский Г. Б., Викторов А. И. Автоматизация мобильных сельскохозяйственных агрегатов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2001. № 3. С. 28-29.

6. Кобринский А. А., Кобринский А. Е. Манипуляционные системы роботов. М.: Наука, 1985. 343 с.

7. Глазунов В. А., Колискор А. Ш., Крайнев А. Ф. Пространственные механизмы параллельной структуры. М.: Наука, 1991, 95 с.

8. Герасун В. М., Пындак В. И., Несмиянов И. А., Дяшкин-Титов В. В., Павловский В. Е. Манипуляторы для мобильных роботов. Концепции и принципы проектирования // Препринты ИПМ им. М. В. Келдыша. 2012. № 44. 24 с.

9. Несмиянов И. А., Жога В. В., Дяшкин-Титов В. В., Воробьева Н. С. Манипулятор-трипод мобильного погрузочного робота // Робототехника в сельскохозяйственных технологиях. Матер. междунар. науч.-практ. конф. 2014. С. 230-238.

10. Герасун В. М., Несмиянов И. А., Жога В. В. Особенности сельскохозяйственных роботов и требования к ним // Робототехника и искусственный интеллект: матер. V Всеросс. науч.-техн. конф. с междунар. участием, г. Железногорск. Сибирский федеральный ун-т, Железногорский филиал СФУ. Железногорск, 2013. C. 26-28.

11. Корендясев А. И., Саламандра Б. Л., Тывес Л. И. и др. Манипуляционные системы роботов / Под общ. ред. А. И. Корендясева. М.: Машиностроение, 1989. - 472 с. ил.

12. Герасун В. М., Жога В. В., Несмиянов И. А., Воробьева Н. С., Дяшкин-Титов В. В. Исследование оптимальных конфигураций манипулятора-трипода с поворотным основанием // Мехатроника, автоматизация, управление. 2013. № 6. С. 21-26.

13. Корендясев А. И., Саламандра Б. Л., Тывес Л. И. Теоретические основы робототехники. Кн. 1. М.: Наука, 2006. 383 с.

14. Nesmiyanov I., Zhoga V., Skakunov V., Terekhov S., Vorob'eva N., Dyashkin-Titov V., Fares Ali Hussein Al-hadsha. Synthesis of Control Algorithm and Computer Simulation of Robotic Manipulator-Tripod // Communications in Computer and Information Science. Springer International Publishing Switzerland 2015: CIT & DS 2015, CCIS 535. P. 392-404.

15. Жога В. В., Герасун В. М., Несмиянов И. А., Воробьева Н. С., Дяшкин-Титов В. В. Динамический синтез оптимальных программных движений манипулятора-трипода // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2015. № 2. С. 85-92.

16. Zhoga V., Gavrilov A., Gerasun V., Nesmianov I., Pavlovsky V., Skakunov V., Bogatyrev V., Golubev D., Dyashkin-Titov V., Vorobieva N. Walking Mobile Robot with Manipulator-Tripod // Proc. of Romansy 2014 XX CISM-IFToMM Symposium on Theory and Practice of Robots and Manipulators. - Series: Mechanisms and Machine Science. Springer International Publishing Switzerland. 2014. Vol. 22. P. 463-471.


Review

For citations:


Zhoga V.V., Dyashkin-Titov V.V., Nesmiyanov I.A., Vorobjeva N.S. Manipulator of a Parallel-Series Structure with a Controlled Gripper Positioning Task. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2016;17(8):525-530. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.17.525-530

Views: 654


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1684-6427 (Print)
ISSN 2619-1253 (Online)