Identification of the Dynamic Parameters of the Orthoglide

International audienceThis paper presents the experimental identification of the dynamic parameters of the Orthoglide [1], a 3-DOF parallel. The dynamic identification model is based on the inverse dynamic model, which is linear in the parameters. The model is computed in a closed form in terms of the Cartesian dynamic model elements of the legs and of the Newton-Euler equation of the platform. The base inertial parameters of the robot, which constitute the identifiable parameters, are given

Static and Dynamic Analysis of the PAMINSA

International audienceIn this paper we present an analytical approach for the static and dynamic analysis of the PAMINSA 1 , a new 4 degrees of freedom parallel manipulator that has been designed at the I.N.S.A. 2 in Rennes. On the base of the developed static model, the input torques due to the static loads are reduced by means of the optimum redistribution of the moving link masses. The analytical dynamic modeling of the PAMINSA by means of Lagrange equations is achieved. A numerical example and a comparison between the suggested analytical model and an ADAMS software simulation are presented. INTRODUCTION The complex nonlinear dynamics appears to be one of the most important parallel manipulator characteristics. Even in the static model, the expression of the torques (or forces) applied to the actuators due to the weight of the platform and links, are nonlinear. Driving torques on parallel manipulators are highly nonlinear functions of the position, velocity and acceleration of the mechanical actuator links. It should be noted that there are algorithms to regulate the problems of non-linearity (static or dynamic) and to ensure an efficient control and an acceptable computation cost. However, the simplification of the manipulator mechanical model is desirable and a mechanica

Design and Prototyping of a New Balancing Mechanism for Spatial Parallel Manipulators

International audienceThis paper proposes a new solution to the problem of torque minimization of spatial parallel manipulators. The suggested approach involves connecting a secondary mechanical system to the initial structure, which generates a vertical force applied to the manipulator platform. Two versions of the added force are considered: constant and variable. The conditions for optimization are formulated by the minimization of the root-mean-square values of the input torques. The positioning errors of the unbalanced and balanced parallel manipulators are provided. It is shown that the elastic deformations of the manipulator structure which are due to the payload, change the altitude and the inclination of the platform. A significant reduction of these errors is achieved by using the balancing mechanism. The efficiency of the suggested solution is illustrated by numerical simulations and experimental verifications. The prototype of the suggested balancing mechanism for the Delta robot is also presented

On the Design of PAMINSA: A New Class of Parallel Manipulators with High-Load Carrying Capacities

International audience1 This paper deals with the new results concerning the topologically decoupled parallel manipulators called PAMINSA. The conceptual design of these manipulators, in which the copying properties of pantograph linkage are used, allows obtaining a large payload capability. A newly synthesized fully decoupled 3 degrees of freedom manipulator is discussed and a systematic approach for motion generation of input point of each limb is presented. It is shown that the conditions of complete static balancing of limbs are not effective in the case of dynamic mode of operation. This is approved by numerical simulations and experiments

Contribution to the Improvement of the Medical Device SurgiScope

International audienceThis paper proposes a new solution to the problem of torque minimization of the medical device SurgiScope ® by connecting to the initial structure a secondary mechanical system, which generates a vertical constant force on the platform of the robotized device. The conditions for optimization are formulated by the minimization of the root-mean-square values of the input torques of the studied device. The positioning errors of the unbalanced and balanced robots are provided. A significant reduction of these errors is achieved by using the suggested balancing mechanism. The efficiency of the developed approach is illustrated by numerical simulations

Design and Prototyping of New 4, 5 and 6 Degrees of Freedom Parallel Manipulators Based on the Copying Properties of the Pantograph Linkage

International audienceIn this paper, a new family of parallel manipulators called PAMINSA 1 is proposed. The particularity of these manipulators is the decoupling of displacements in the horizontal plane from its translation along the vertical axis. The advantages of such an approach are discussed, and a prototype is presented. The positioning errors of the moving platform taking into account the elasticity of links are determined and the performances of such a design are shown

Le PAMINSA : Un Nouveau Manipulateur d'Architecture Parallèle aux Mouvements Découplés

National audienceCet article propose un nouveau manipulateur parallèle à 4 degrés de liberté dont les déplacements de la nacelle dans le plan horizontal sont indépendants de la translation selon l'axe vertical. Une telle conception permet de soulever une charge importante à une altitude donnée avec un seul actionneur très puissant et, ensuite, de la positionner très précisément dans le plan horizontal en utilisant d'autres moteurs moins puissants. Abstract : This paper proposes a new 4 degree-of-freedom parallel manipulator whose platform displacements in the horizontal plane are independent of the translation along the vertical axis. Such a design allows to lift an important load at a given altitude with only one very powerful actuator and then, by using other less powerful actuators, to position it accurately in the horizontal plane

Inverse and Direct Dynamic Modeling of Gough-Stewart Robots

International audienceThis paper presents closed form solutions for the inverse and direct dynamic models of the Gough-Stewart parallel robot. The models are obtained in terms of the Cartesian dynamic model elements of the legs and of the Newton-Euler equation of the platform. The final form has an interesting and intuitive physical interpretation. The base inertial parameters of the robot, which constitute the minimum number of inertial parameters, are explicitly determined. The number of operations to compute the inverse and direct dynamic models are given

Contribution à la modélisation et l'identification dynamique des robots parallèles

: Les travaux présentés dans cette thèse, concernent la modélisation et l'identification dynamique des robots parallèles. Dans un premier temps nous avons appliqué notre méthode à la plate-forme de Gough-Stewart, considérée comme une bonne représentation des différentes classes de robots parallèles et généralement l'une des plus compliquées. Ensuite, nous montrons la généralisation de notre méthode en l'appliquant au robot Orthoglide, un robot à 3 degrés de liberté en translation développé à l'IRCCyN. Notre démarche a consisté à considérer la particularité de la structure parallèle pour proposer des méthodes originales dédiées à leur modélisation dynamique. La modélisation que nous avons retenue est originale et prend en compte toute la dynamique de la machine sans simplification. De plus, sa forme est intéressante car elle permet de déduire une interprétation physique du modèle développé. En effet, le robot parallèle peut être représenté par un corps unique ayant les mêmes paramètres inertiels que la plate-forme, sur laquelle on applique des forces extérieures à chacun de ses points de connection avec les chaînes. Ces forces sont obtenues en exprimant le modèle dynamique inverse de chaque chaîne dans l'espace cartésien. Cette modélisation est d'autant plus intéressante qu'elle permet d'appliquer les techniques développées pour les robots série aux calculs de ces modèles. Le modèle s'adapte bien pour un calcul par multiprocesseur, puisque les modèles des chaînes peuvent être calculés en parallèle. Afin, de préparer le modèle à l'identification de ses paramètres dynamiques, nous avons présenté une méthode pour le calcul des paramètres inertiels de base du robot, qui sont les seuls paramètres identifiables. Nous avons déterminé, dans un premier temps, les paramètres de base des chaînes, en isolant la plate-forme. Ensuite, nous avons pris en compte la plate-forme, ce qui a permis de regrouper certains paramètres inertiels de la structure arborescente avec ceux de la plate-forme. Cette étape originale a réduit le nombre de paramètres de base et simplifié ainsi le modèle. La suite des travaux a permis de valider expérimentalement ces modèles sur le robot Orthoglide. Nous avons utilisé, pour cela, les démarches habituelles appliquées par l'équipe robotique de l'IRCCyN, pour l'identification dynamique et la commande des robots. Nous avons développé deux modèles d'identification dynamique : le premier considère tous les paramètres dynamiques de base du robot et le deuxième diminue la complexité du modèle d'identification dynamique, en considérant les chaînes cinématiques similaires. Les valeurs estimées pour les paramètres dynamiques expérimentalement identifiables ont ensuite été validées par différents tests. Ces paramètres ont finalement été utilisés dans l'implémentation d'une commande de type dynamique sur le robot Orthoglide. Nous avons montré que cette commande permet d'obtenir de bonnes performances dynamiques et présente un coût de calcul relativement intéressant.NANTES-BU Sciences (441092104) / SudocNANTES-Ecole Centrale (441092306) / SudocSudocFranceF