Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/20301
| Title: | การวิเคราะห์ทางคิเนแมติกส์และไดนามิกส์ของแขนกล PA10-7C |
| Other Titles: | Kinematics and dynamics analysis of the PA10-7C manipulator arm |
| Authors: | ณัฐศร พรหมเพ็ชร |
| Advisors: | วิบูลย์ แสงวีระพันธุ์ศิริ |
| Other author: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์ |
| Advisor's Email: | [email protected] |
| Subjects: | แขนกล หุ่นยนต์ -- พลศาสตร์ |
| Issue Date: | 2550 |
| Publisher: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย |
| Abstract: | วิทยานิพนธ์นี้เป็นการวิเคราะห์ทางคิเนแมติกส์และไดนามิกส์ของแขนกลที่มีข้อต่อลักษณะข้อต่อหมุนเพิ่มขึ้นมาจากแขนกลปกติที่ใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นแขนกลที่มีข้อต่อเป็นเจ็ดข้อต่อเพื่อเพิ่มความสามารถของแขนกลปกติมากขึ้นในหลายๆด้าน โดยมีพื้นฐานของความต้องการ 4 อย่าง คือ 1) การเคลื่อนที่หลบหลีกจุดที่จะทำให้เกิด singularity 2) มีลักษณะการออกแบบทางกลที่มีเสถียรภาพ 3) ง่ายต่อการหาสมการทางคิเนแมติกส์ และ 4) ไม่ทำให้ศูนย์เสียพื้นที่การทำงานไป โดยวิทยานิพนธ์นี้จะใช้วิธีการเพิ่มแกนหมุนอิสระระหว่างส่วนปลายแขนและส่วนแกนเฟรมอ้างอิง 0 ขึ้นมาเพื่อให้สามารถเลือกการเคลื่อนที่ได้หลากหลายผ่านแกนอิสระนี้เพื่อสามารถหลบหลีกปัญหาข้างต้นได้ โดยได้ทำการวิเคราะห์หาสมการ ฟอร์เวิร์สคิเนแมติกส์ อินเวิร์สคิเนแมติกส์ สมการความสัมพันธ์เชิงความเร็ว เพื่อให้สามารถหาความสัมพันธ์ระหว่างตำแหน่งและความเร็วของการเคลื่อนที่ที่ปลายแขนมายังแต่ละข้อต่อแกนได้ และยังทำการวิเคราะห์สมการการเคลื่อนที่ไว้ด้วย โดยการวิเคราะห์นี้จะเป็นการวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของหุ่นยนต์แขนกลที่มีลักษณะการตั้งแกนแบบ spherical wrist หรือ zero joint offsets ซึ่งเป็นลักษณะการตั้งแกนแบบเดียวกับแขนกล Mitsubishi Heavy Industries PA10-7C ซึ่งใช้ในวิทยานิพนธ์ฉบับนี้ วิทยานิพนธ์นี้ได้ทดลองความถูกต้องของสมการทางคิเนแมติกส์ซึ่งประกอบด้วย สมการฟอร์เวิร์สคิเนแมติกส์ สมการอินเวิร์สคิเนแมติกส์ และสมการความสัมพันธ์เชิงความเร็วด้วยวิธีการจำลองการเคลื่อนที่(simulation) และทดสอบจริงกับหุ่นยนต์ PA10-7C ซึ่งผลการทดลองในลักษณะต่างๆสรุปได้ว่าสมการที่ได้วิเคราะห์มานั้นสามารถใช้ในการควบคุมการเคลื่อนที่ของแขนกลในลักษณะดังกล่าวได้อย่างถูกต้อง และในส่วนการวิเคราะห์ทางไดนามิกส์ ได้แสดงความถูกต้องของสมการการเคลื่อนที่จากคุณสมบัติความเป็น skew symmetric matrix ของสมการ B(q) - 2C(q,q’) ทำให้ทราบว่าสมการการเคลื่อนที่นั้นมีโครงสร้างที่ถูกต้อง และ ได้ตรวจสอบความมีเสถียรภาพของสมการโดยการจำลองเส้นทางการเคลื่อนที่ส่งไปยังสมการการเคลื่อนที่เพื่อคำนวณค่าแรงบิดของแต่ละข้อต่อเพื่อแสดงให้เห็นความเสถียรของสมการการเคลื่อนที่ |
| Other Abstract: | This thesis presents an analysis of kinematics and dynamics of an anthropomorphic seven degree-of-freedom serial link spatial manipulator with revolute joints. For mechanical reliability, singularities needed to be evaluated for the manipulator. Coordinate is assigned at each joint so that a kinematic simplicity is obtained without loss of the workspace. The redundancy is parameterized by a scalar variable which corresponds to the angle between the arm plane and a reference plane. This redundancy can be used to overcome obstructions along a desired path. Analysis of forward and inverse kinematics is used to evaluate the relationship between joint angles and end-effector positions based on working coordinate system and vice versa. And the mapping between the joint velocity and end-effector velocity based on working coordinate system are described by the derived augmented Jacobian matrix. We also derive the dynamic model of the manipulator arm. All the derivations are done for the seven-DOF manipulator arm with a spherical wrist and zero joint offsets, the PA10-7C Mitsubishi Heavy industries manipulator arm. The purposed of the experiments are to ensure the accuracy of the derived equations both kinematics and dynamic equations. By comparing simulation results from the PA10-7C with the derived kinematics: the forward equations, the inverse equations, and the Jacobian matrix based on the joint coordinate system and the working coordinate system, We can show that, from the end-effector motions, the comparisons are very close. For correctness of the derived dynamic model, we can guarantee the skew symmetric matrix of the matrix B(q) - 2C(q,q’) and also by investigate result motions by solving the dynamic model when joints motion is specified. |
| Description: | วิทยานิพนธ์ (วศ.ม.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2550 |
| Degree Name: | วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต |
| Degree Level: | ปริญญาโท |
| Degree Discipline: | วิศวกรรมเครื่องกล |
| URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/20301 |
| URI: | http://doi.org/10.14457/CU.the.2007.811 |
| metadata.dc.identifier.DOI: | 10.14457/CU.the.2007.811 |
| Type: | Thesis |
| Appears in Collections: | Eng - Theses |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Nattasorn_pr.pdf | 4.03 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.