Dynamic Control of the Quattro Robot by the Leg Edges

International audienceThis paper discusses variable selection for the efficient dynamic control of the Quattro parallel robot through an inverse dynamic model expressed by means of leg orientations. A selection is made within a group of variables where each can imply the state of the robot. Besides, in this work, steering a parallel robot dynamically using its self-projection onto the image plane (where the edges of the lower-legs are exploited in control) is proposed and validated for the first time. In the light of the realistic control simulation, the formative points of better control of the Quattro robot are figured out

Vector-based dynamic modeling and control of the quattro parallel robot by means of leg orientations.

International audienceOne of the key steps in high-speed control of a parallel robot is to define an efficient dynamic model. It is usually not easy to have such a model for parallel robots, since many of them have complex structures. Here, we propose a vector-based approach, which employs the robot leg orientations, to obtain a simplified inverse dynamic model. At the least, this vector-based methodology is pioneering, when combined with the observation of orientations by a calibrated camera, in the sense of solving the entire control-oriented (hard) modeling problem, both kinematics and dynamics, in an almost algebraic manner through the knowledge of only a nominal set of image features: the edges of the robot legs and their time derivatives. Proposed method is verified on a simulator of the Quattro robot with a computed torque control where the leg orientations are steered

Linear Dynamic Modeling of Parallel Kinematic Manipulators from Observable Kinematic Elements.

International audienceThis paper presents a linear method for kinematic and dynamic modeling of parallel kinematic manipulators. This method is simple, compact and clear. One can write all the equations from the beginning till the end with pen and paper. It is thus well suited to mechanical understanding and computer implementation. We can apply it to many parallel robots. This method relies on a body-oriented representation of observable rectilinear kinematic structures (kinematic elements) which form the robot legs

Contribuições para a enumeração e para a análise de mecanismos e manipuladores paralelos

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010A fase de projeto conceitual demecanismos emanipuladores paralelos, i.e. estruturas cinematicas, destina-se ao desenvolvimento da concepçao da cadeia cinematica. As etapas fundamentais para o desenvolvimento da concepao da cadeia cinematica sao sintese e analise. A sintese corresponde à enumeraçao de concepcoes e a analise corresponde `a seleçao das concepçoes mais promissoras considerando os requisitos de projeto. O objetivo deste trabalho é aplicar ferramentas da teoria de grupos e teoria de grafos para a enumeraçao e para a analise de estruturas cinematicas. A enumeraçao sera desenvolvida de forma sistematica em tres niveis: enumeraçao de cadeias cinematicas, enumeraçao de mecanismos e enumeraçao de manipuladores paralelos. A aplicaçao de ferramentas da teoria de grafos e grupos permite desenvolver novos metodos para enumeraçao e, consequentemente, obter novos resultados. A analise sera simplificada considerando um novo metodo que avalia as simetrias das cadeias cinematicas. Uma cadeia cinematica é representada de forma univoca atraves de um grafo. A representaçao atraves do grafo permite a manipulaçao computacional do problema de enumeraçao de cadeias cinematicas. A aplicaçao de ferramentas integradas da teoria de grafos e teoria de grupos permite identificar as simetrias das cadeias cinematicas atraves do grupo de automorfismos do grafo e, assim, é possivel identificar quais são as possiveis escolhas de base para novos mecanismos e avaliar quais sao as possiveis escolhas de base e efetuador final para manipuladores paralelos. O primeiro nivel da sintese corresponde à enumeraçao de cadeias cinematicas com determinada mobilidade, numero de elos, numero de juntas que operam num determinado sistema de helicoides. O segundo nivel da sintese corresponde a enumeraçao de mecanismos. Um mecanismo é uma cadeia cinematica com um elo escolhido para ser a base. Assim, a enumeraçao de mecanismos consiste em determinar todas as possiveis escolhas de bases para uma determinada cadeia cinematica. O principal conceito empregado neste nivel é o de simetria de grafos não coloridos e orbitas do grupo de automorfismos. O terceiro nivel da sintese corresponde `a enumeraçao de manipuladores paralelos. Um manipulador paralelo é uma cadeia cinematica com um elo escolhido para ser a base e outro para ser o efetuador final. Em outras palavras, um manipulador paralelo é um mecanismo com um elo escolhido para ser o efetuador final. Assim, a enumeraçao de manipuladores paralelos consiste em determinar todas as possiveis escolhas de efetuador final para um determinado mecanismo. O principal conceito empregado neste nivel é a simetria de grafos coloridos e orbitas do grupo de automorfismos de grafos coloridos. Na etapa de analise das concepcoes enumeradas serao abordadas propriedades bem estabelecidas na literatura: mobilidade, variedade, conectividade, grau de controle, redundancia e simetria. Mobilidade e variedade sao propriedades globais das estruturas cinematicas. Conectividade, grau de controle e redundancia sao propriedades locais, i.e. entre dois elos da estrutura cinematica e sao dadas por matrizes n×n, onde n é o número de elos da cadeia. A simetria pode ser considerada uma propriedade global e/ou local da estrutura cinem´atica. A aplicaçao de ferramentas integradas da teoria de grafos e teoria de grupos permite demonstrar que as propriedades locais sao invariantes pela acao do grupo de automorfismos do grafo, i.e. elas sao propriedades simetricas. Desta forma, a representaçao matricial é reduzida de n×n para o×n, onde o é o numero de orbitas do grupo de automorfismos do grafo aassociado à estrutura cinematica. Essa abordagem permite simplificar a analise de estruturas cinematicas apenas considerando as simetrias das cadeia associadas

Design of novel generation of rigid revolute, cardan and ball joints

The thesis is focused on the design and fabrication of different joints as part of a team member of three master’s students to design a parallel robot in the fishery. The general approach of how to design a parallel robot is presented. Then, the design and fabrication of a fully articulated snow crab as a model is given in order to use as a test model for the parallel robot. A new design of the revolute joint with a novel concept is presented in this work. The revolute joint with a conical shape uses two sleeves between the joint parts which are coated with Molybdenum Disulfide (MoS₂). The role of MoS₂ is to lubricate the inner parts of the revolute joint. A method for choosing the taper angle is presented based on the application. The authors fabricated the proposed new design at the machine shop of Memorial University and the joint proved to have successful functionality. Afterwards, the design and fabrication of the fork revolute joint, cardan joint (universal joint) and ball joint based on the design of the revolute joint is represented. Overall, the design of different joint types in this thesis is usable not only in the parallel robot but also in many mechanisms and applications

Terza giornata di studio Ettore Funaioli: 16 luglio 2009

In questo volume sono raccolte le memorie presentate in occasione della “Terza giornata di studio Ettore Funaioli”, che si è tenuta il 16 luglio 2009 presso la Facoltà di Ingegneria dell’Alma Mater Studiorum – Università di Bologna. La giornata è stata organizzata dagli ex allievi del prof. Funaioli con la collaborazione del DIEM, Dipartimento di Ingegneria delle Costruzioni Meccaniche, Nucleari, Aeronautiche e di Metallurgia dell’Alma Mater Studiorum – Università di Bologna, con il patrocinio del GMA – Gruppo di Meccanica Applicata