Enhanced stiffness modeling of manipulators with passive joints

The paper presents a methodology to enhance the stiffness analysis of serial and parallel manipulators with passive joints. It directly takes into account the loading influence on the manipulator configuration and, consequently, on its Jacobians and Hessians. The main contributions of this paper are the introduction of a non-linear stiffness model for the manipulators with passive joints, a relevant numerical technique for its linearization and computing of the Cartesian stiffness matrix which allows rank-deficiency. Within the developed technique, the manipulator elements are presented as pseudo-rigid bodies separated by multidimensional virtual springs and perfect passive joints. Simulation examples are presented that deal with parallel manipulators of the Ortholide family and demonstrate the ability of the developed methodology to describe non-linear behavior of the manipulator structure such as a sudden change of the elastic instability properties (buckling)

Coordination between hand and trunk movements in a Fitts\u27 Law task

It has been shown that limb movements are coupled in space and time in a bimanual Fitts\u27 task. The present study was designed to examine whether coordination of hand and trunk share some sets of coordinative principles with bimanual coordination. Participants (n = 28) were required to perform a Fitts\u27 task with the dominant hand and a Fitts\u27 task with the trunk. These tasks were performed separately or together. The task required moving the trunk, the dominant hand or both, such that the cursor/cursors on a computer screen was/were moved from the starting position/positions to the designated target/targets as fast and as accurately as possible. When the hand and the trunk moved in the same direction, hand movement and trunk movement were initiated and executed in a synchronized fashion, and the velocity was coupled. In contrast, when the hand and the trunk moved in the opposite directions, hand movement and trunk movement were not synchronized and the velocity was not coupled, as though they moved independently. The distinctions were further confirmed when the results were compared across different combinations of movement directions. Hand movement and trunk movement were more synchronized and the velocity was more coupled when they moved in the same direction than when they moved in the opposite directions. In addition, hand movement and trunk movement were initiated sooner and executed faster when they moved in the same direction than when they moved in the opposite directions. Therefore, the coordination between hand and trunk when they moved in the same direction showed the same coordinative patterns as the bimanual coordination, but not when they moved in the opposite directions. It is argued that the interaction between biomechanical and task constraints played an important role in determining optimal coordinative patterns. In conclusion, the coordinative patterns are not determined solely by the muscular skeletal structure involved in the coordination, but are determined by the interaction of biomechanical constraints and task constraints imposed on the action of the effectors. The central nervous system controls the formation of synergies to optimize the coordinative patterns also depending on the constraints. These findings support the idea that coordination is the result of the constraints imposed on the action of the effectors

Diseño e implementación de un sensor de fuerza de 6 grados de libertad

El objetivo del presente proyecto final de máster es el diseño e implementación de un sensor de fuerza y par, capaz de medir los tres componentes de fuerza y los tres componentes de par, con alta velocidad de procesamiento de señales que posibiliten su implementación en tiempo real con conexión a la interfaz de usuario a través del protocolo USB, que posea la dimensión apropiada para poder ser montado entre la ultima articulación y el efector final de un robot manipulador. Para lo cual se ha optado por una estructura en forma delta, con un anillo circular exterior y tres vigas radiales espaciadas un angulo de 120º sujetas en el interior a una brida también circular. La estructura se ha mecanizado a partir de un bloque de aluminio, buscando que no existan uniones soldadas o sujetas con tornillos. En cada una de las vigas hay pegadas cuatro galgas extensiométricas que miden la flexión en dos direcciones ortogonales. Son un total de 12 galgas extensiométricas fijadas a la estructura, una por cada cara, que se conectan a seis puentes de Wheatstone para transformar las variaciones resistivas en señales de voltaje. El procesamiento de estas señales, se realiza utilizando un microcontrolador de 16-bits de la familia dsPIC30F de Microchip, luego de realizar el procedimiento de calibración, se pueden obtener las componentes de las fuerzas y pares que actúan sobre el sensor, esta información se transmite a la interfaz de usuario por medio del protocolo USB, que permite y facilita la integración a aplicaciones en tiempo real. Para la validación final del diseño del sensor de fuerza se ha realizado una aplicación de control por fuerza de un robot manipulador SCARA. Con esta aplicación se evalúa el correcto funcionamiento del sensor en aspectos como su velocidad de respuesta y linealidad

Diseño e implementación de un sensor de fuerza de 6 grados de libertad

El objetivo del presente proyecto final de máster es el diseño e implementación de un sensor de fuerza y par, capaz de medir los tres componentes de fuerza y los tres componentes de par, con alta velocidad de procesamiento de señales que posibiliten su implementación en tiempo real con conexión a la interfaz de usuario a través del protocolo USB, que posea la dimensión apropiada para poder ser montado entre la ultima articulación y el efector final de un robot manipulador. Para lo cual se ha optado por una estructura en forma delta, con un anillo circular exterior y tres vigas radiales espaciadas un angulo de 120º sujetas en el interior a una brida también circular. La estructura se ha mecanizado a partir de un bloque de aluminio, buscando que no existan uniones soldadas o sujetas con tornillos. En cada una de las vigas hay pegadas cuatro galgas extensiométricas que miden la flexión en dos direcciones ortogonales. Son un total de 12 galgas extensiométricas fijadas a la estructura, una por cada cara, que se conectan a seis puentes de Wheatstone para transformar las variaciones resistivas en señales de voltaje. El procesamiento de estas señales, se realiza utilizando un microcontrolador de 16-bits de la familia dsPIC30F de Microchip, luego de realizar el procedimiento de calibración, se pueden obtener las componentes de las fuerzas y pares que actúan sobre el sensor, esta información se transmite a la interfaz de usuario por medio del protocolo USB, que permite y facilita la integración a aplicaciones en tiempo real. Para la validación final del diseño del sensor de fuerza se ha realizado una aplicación de control por fuerza de un robot manipulador SCARA. Con esta aplicación se evalúa el correcto funcionamiento del sensor en aspectos como su velocidad de respuesta y linealidad

Modèles élastiques et élasto‐dynamiques de robots porteurs

The report presents an advanced stiffness modeling technique for parallel manipulators composed of perfect and non-perfect serial chains. The developed technique contributes both to the stiffness modeling of serial and parallel manipulators under internal and external loadings. Particular attention has been done to enhancement of VJM-based stiffness modeling technique for the case of auxiliary loading (applied to the intermediate points). The obtained results allows us to take into account gravity forces induced by the link weights which are assumed to be applied in the intermediate points. In contrast to other works, the developed technique is able to take into account deviation of the end-platform location because of inaccuracy in the geometry of serial chains, which does not allow to assemble manipulator without internal stresses. The developed aggregation procedure combines the chain stiffness models and produces the relevant force-deflection relation, the aggregated Cartesian stiffness matrix and the reference point displacements caused by inaccuracy in kinematic chains. The developed technique can be applied to both over-constrained and under-constrained manipulators, and is suitable for the cases of both small and large deflections.ANR COROUSS