系統識別號 | U0002-0408200914084900 |
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DOI | 10.6846/TKU.2009.01201 |
論文名稱(中文) | 兩種3-PUU並聯式機械手臂之正向奇異位置分析 |
論文名稱(英文) | Direct Kinematics Singularity Analysis of Two 3-PUU Translational Parallel Manipulators |
第三語言論文名稱 | |
校院名稱 | 淡江大學 |
系所名稱(中文) | 機械與機電工程學系碩士班 |
系所名稱(英文) | Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering |
外國學位學校名稱 | |
外國學位學院名稱 | |
外國學位研究所名稱 | |
學年度 | 97 |
學期 | 2 |
出版年 | 98 |
研究生(中文) | 蔡孟龍 |
研究生(英文) | Meng-Lung Tsai |
學號 | 696370575 |
學位類別 | 碩士 |
語言別 | 繁體中文 |
第二語言別 | |
口試日期 | 2009-07-16 |
論文頁數 | 95頁 |
口試委員 |
指導教授
-
劉昭華
委員 - 陳正光 委員 - 王銀添 |
關鍵字(中) |
3-PUU並聯機械手臂 正向奇異位置 Jacobian矩陣 |
關鍵字(英) |
3-PUU parallel manipulator Singularity Jacobian Matrix |
第三語言關鍵字 | |
學科別分類 | |
中文摘要 |
本文針對兩種3-PUU並聯式平移機械手臂找尋其工作空間內之所有正向奇異位置。 首先從事兩個機構之逆向位置分析,找出各連桿之滑塊在基座上的所有可能位置,且表示成活動平台位置之函數。接著針對所指定之活動平台高度pz找出在這高度之活動平台工作空間,並假設平台中心px位置,將這兩個數值代入Jacobian矩陣Jx之行列式中,此時行列式成為平台中心py的多項式方程式,解出py數值,消去py的虛根且只保留(px,py)在工作空間內的數值。如此不斷修正px數值,即可解出工作空間內之所有正向奇異位置;接著利用所求得的Jacobian矩陣找出行列式為零的特徵向量,此特徵向量即為活動平台在奇異位置時瞬間的速度方向。本文顯示出數個在特定高度時奇異位置的分布及奇異構形。 |
英文摘要 |
In this thesis, we deal with two types of 3-PUU translational parallel manipulators, locating their direct singular positions in the workspace. The procedure begins with inverse position analysis of the two manipulators. For each limb of the manipulators, slider positions on the base are determined and expressed in terms of positions (px, py, pz) of a point P on the moving platform. A value of pz is then specified, the workspace for this value of pz can be determined. As px is further specified, the determinant of the Jacobian matrix Jx is expressed as a polynomial function of py, from which the values of py that makes the Jx singular can be obtained. The we retain all the real values of py such that (px, py) lies within the workspace for the specified value of pz. Upon continuously assuming px values, all the direct singular positions (px, py) for the particular value of pz can be determined. At a particular direct singular position, the direction along which the moving platform may move is expressed by the eigenvector of the Jacobian matrix Jx corresponding to the eigenvalue zero. In this thesis we show the distribution of direct singular position for several values of pz, as well as a certain singular configurations. |
第三語言摘要 | |
論文目次 |
目 錄 中文摘要I 英文摘要II 目錄III 圖目錄IV 表目錄VI 第一章 緒論1 1.1 前言1 1.2 文獻回顧與研究動機2 第二章 機構介紹4 2.1機構介紹4 第三章 研究步驟6 3.1研究步驟6 第四章 結果與討論 14 第五章 結論16 參考文獻17 附錄A 第一種型式Jacobian之Jx矩陣19 附錄B 第二種型式Jacobian之Jx矩陣26 圖 目 錄 圖一 第一型式之3-PUU並聯式機械手臂69 圖二 第二型式之3-PUU並聯式機械手臂70 圖三 第一種型式機械手臂在Pz=0.4時之工作空間及奇異位置71 圖四 第一種型式機械手臂在Pz=0.8時之工作空間及奇異位置72 圖五 第一種型式機械手臂在Pz=1.14時之工作空間及奇異位置73 圖六 第一種型式機械手臂之奇異位置構形74 圖七 第一種型式機械手臂之奇異位置構形75 圖八 第一種型式機械手臂之奇異位置構形76 圖九 第一種型式機械手臂之奇異位置構形77 圖十 第一種型式機械手臂之奇異位置構形78 圖十一 第一種型式機械手臂之奇異位置構形79 圖十二 第一種型式機械手臂之奇異位置構形80 圖十三 第一種型式機械手臂之奇異位置構形81 圖十四 第二種型式機械手臂在Pz=0.4時之工作空間及奇異位置82 圖十五 第二種型式機械手臂在Pz=0.6時之工作空間及奇異位置83 圖十六 第二種型式機械手臂在Pz=0.8時之工作空間及奇異位置84 圖十七 第二種型式機械手臂在Pz=1.4時之工作空間及奇異位置85 圖十八 第二種型式之奇異位置構形86 圖十九 第二種型式之奇異位置構形87 圖二十 第二種型式之奇異位置構形88 圖二十一 第二種型式之奇異位置構形89 圖二十二 第二種型式之奇異位置構形90 圖二十三 第二種型式之奇異位置構形91 圖二十四 第二型式之奇異位置機構圖92 圖二十五 第二型式之奇異位置機構圖93 圖二十六 第二型式之奇異位置機構圖94 圖二十七 第二型式之奇異位置機構圖95 表 目 錄 表一 奇異構形之活動平台位置與瞬間速度68 |
參考文獻 |
參考文獻 [01] L. W. Tsai, Robot Analysis : The mechanics of Serial and Parallel Manipulators, John Wiley & Sons, NY, 1999. [02] Y. Jin, I. M. Chen, and G. Yang, “Kinematic Design of a 6-DOF Parallel Manipulator With Decoupled Translation and Rotation”, IEEE Transactions on Robotics, Vol.22, no.3, pp. 545-551 June 2006. [03] R. Di Gregorio and, V. Parenti-Castelli, “A Translational 3-DOF Parallel Manipulator”, in Advances in Robot Kinematics:Analysis and Control,edited by J. Lenaric and M. L. Husty, Kluwer Academic Publishers, pp 49-58, 1998. [04] M. Callegari, M. Palpacelli, and M. Scarponi, “Kinematics of the 3-CPU Parallel Manipulator Assembled for Motions of Pure Translation”, Proceedings of the 2005 IEEE, International Conference on Robotics and Automation Barcelona, Spain, April 2005. [05] Y. Li, and Q. Xu,” A New Approach to the Architecture Optimization of a General 3-PUU Translational Parallel Manipulator”, J. Intell Robot Syst.,Vol. 46, no 1, pp. 59-72, 2006. [06] P. Ji, and H. Wu, “Kinematics Analysis of an Offset 3-UPU Translational Parallel Robotic Manipulator”, Robotics and Autonomous Systems, Vol. 42, pp. 117- 123, 2003. [07] S. M. Varedi, H. M. Daniali, and D. D. Ganji, “Kinematics of an Offset 3-UPU Translational Parallel Manipulator by the Homotopy Continuation Method”, Nonlinear Analysis: Real World Applications Vol. 10, pp. 1767-1776, 2009. [08] 林昆郁,兩種3-PUU並聯式機械手臂之運動學,淡江大學機械 與機電工程學系碩士論文,2008年6月。 [09] J. P. Merlet, Parallel Robot, Springer, Dordrecht, 2006 [10] C. H. Liu, and F. K. Hsu, “Direct Singular Positions of the Parallel Manipulator Tricept”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C, Journal of Mechanical Engineering Science, Vol. 221, no. 1, pp. 109-117, 2007. [11] C. H. Liu, S. Cheng, “Direct Singular Positions of 3RPS Parallel Manipulators”, ASME Journal of Mechanical Design, Vol. 126, pp.1006-1016, 2004. [12] C. H. Liu, and Jianyuan Chiu, “Direct Kinematic Singularities of 3-3 Stewart –Gough Platforms”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part K, Journal of Multi-body Dynamics, Vol. 219, pp. 311-324, 2005. [13] 郭昺晨,3PPSR並聯式機械手臂正向奇異位置之再思,淡江大 學機械與機電工程學系碩士論文,2007年6月。 |
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