Use of hidden robot concept for calibration of an over-constrained mechanism

Overconstrained mechanisms prove useful in applications where high stiffness and low weight is required against high amount of forces while keeping high precision. This study issues a planar two degrees-of-freedom overconstrained parallel manipulator for positioning the end-effector with high acceleration values (>5g) with a positioning precision in the order of 30 micrometers. Since the manufacturing errors were compatible with the end-effector positioning errors, it was required to perform some system identification before the precision and repeatability tests. For the system identification, the end-effector position and motor input values are recorded. However, since the mechanism is overconstrained, the link lengths could not be obtained due to the lack of analytical inverse kinematics solution. In order to cope with this problem, the hidden robot concept is utilized in order to fit a simple kinematic model between the task space and the joint space of the manipulator. Further calibration studies are carried out using the error correction matrix. The test results are presented

Design and analysis of a parallel mechanism for kinematically redundant hybrid planar laser cutting machine

Conventional planar laser cutting machines cannot achieve high accelerations, because the required precision values cannot be achieved due to the high inertial loads. Machines configured as kinematically redundant mechanisms are able to reach 5-6 g acceleration levels since they include a parallel mechanism with a smaller workspace which is exposed to smaller inertial loads. The study presented in this paper focuses on the design of a parallel planar mechanism to be integrated to the main axes of conventional planar laser cutting machines to achieve higher accelerations of the laser head up to 6 g. Parallel mechanism’s conceptual design and dynamic balancing studies are provided along with the joint clearance effect on precision due to having more joint structures.Republic of Turkey Ministry of Science, Industry and Technology & Coşkunöz Metal Form (Project code: 01668.STZ.2012-2

Bakışımsız bir düzlemsel 5R eyleyicisinin bağlama açına göre tasarımı

İki serbestlik dereceli düzlemsel 5R (R: döner mafsal) mekanizmasının uç noktasının işlevsel çalışma alanına göre mekanizma tasarımı çok farklı başarım ölçütlerine göre yapılabilmektedir. Bu çalışmada uç noktasının yerleşimi nedeni ile kinematik yapısı ve çalışma alanı bakışımsız olan bir 5R mekanizmasının bağlama açısının dik açıya yakın tutulması ölçütü uyarınca işlevsel çalışma alanının tespiti ve de istenilen çalışma alanına boyutuna göre uzuv boyutlarının seçimi ele alınmıştır. Mekanizmanın çalışma alanının tespiti için gerekli kinematik model oluşturulmuş, bağlama açısına göre işlevsel çalışma alanı tespiti irdelenmiş, çalışma alanına gör uzuv boyutlarının belirlenmesi açıklanmış ve de bağlama açısının kuvvet iletimine etkisi tartışılmıştır.There are many performance indices defined for the design of two degrees-of-freedom planar 5R (R: revolute joint) mechanisms according to the dexterous workspace of the end effector. In this study, the performance index was chosen as the transmission angle in order to determine the dexterous workspace of an asymmetric planar 5R mechanism. Also design of link lengths according to a desired dexterous workspace is explained. First, the necessary kinematic model for determining the workspace of the mechanism is constructed. Then the formulation is presented for determining the dexterous workspace according to transmission angle. Finally the effect of the transmission angle on force transmission characteristics is discussed

On kinematically redundant planar laser cutting machines

Alışılagelmiş düzlemsel lazer kesme tezgahları XY düzleminde hareket için X ve Y doğrultularında doğrusal kızaklar üstünde eylemi gerçekleştirirken yüksek atalet kuvvetleri etkisi ile hassasiyet kaybı meydana geldiği için yüksek ivmelere çıkamamaktadır. Son yıllarda bazı yurt dışı bazlı firmalar geleneksel düzlemsel lazer kesme tezgahlarına fazladan eyleyici sistem ekleyerek kinematik olarak artıksıl hibrit mekanizmalar oluşturmuş ve kesici kafa için yüksek ivme seviyelerine çıkabilmişlerdir. Bu çalışmada geçmiş çalışmalarda ve piyasada bulunan yüksek ivmeli lazer kesim makinaları incelenmiştir. Lazer kesim makinalarında kullanılabilecek farklı mekanizmalar, bunların birleşimleriyle hibrit makina oluşturulması ve hassasiyet arttırıcı önlemler bildiri kapsamında irdelenmiştir. Makinanın işi en kısa sürede bitirmesi için eyleyici hareketlerini eniyileyecek kinematik olarak artıksıl robot denetleyicileri de bu çalışma kapsamında araştırılmıştır.Conventional planar laser cutting machines with Cartesian XY motion systems cannot achieve high acceleration values while preserving the desired precision values due to high inertial forces. Recently some foreign companies have integrated redundant manipulators to the conventional planar laser cutting machines and hence obtained kinematically redundant hybrid mechanisms in order to achieve high acceleration values for the laser cutting head. This study reviews high acceleration laser cutting machines that appear in previous studies and in the market. Various types of mechanisms that can be used in laser cutting applications, the hybrid machines hence obtained and the measures for increasing precision are investigated. Also the kinematically redundant robot controllers are investigated for optimization of the manipulator motion in order to minimize the process time.İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü ve Coşkunöz Metal Form Endüstri ve Ticaret A.Ş

Solar tracker mechanism design for solar modules

Güneş enerjisinden elektrik üretmek için birçok metod vardır ve bunların arasında dünyada en yaygın kullanılan yöntem fotovoltaik paneller ile elektrik üretimidir. Fotovoltaik panellerin elektrik üretim verimliliğini arttırabilmek için güneş panellerini güneşin doğrultusunda hareket ettiren sistemler kullanılmaktadır. Bu sistemlerin dönüş eksenine, serbestlik derecesine göre ve bulunduğu coğrafi bölgeye göre verimlilikleri değişmektedir. Ortalama güneş takip sistemleri %25 ile %40 arası verimlilik kazandırmaktadır.Bu çalışmada güneş takip sistemlerinin kullanıldığı diğer teknolojiler, takip sistemlerinin sınıflandırılması, ekonomik getirileri ve pazardaki yaşam döngüsünün bağlı olduğu etmenler üzerine durulmuştur. Örnek bir fotovoltaik güneş takip sisteminin tasarımı yapılarak bu sistemin sabit fotovoltaik sistemle enerji üretimi ve yatırım maliyetleri açısından karşılaştırılması yapılmış ve yatırım geri dönüş süreleri hesaplanmıştır. Bu çalışmanın, güneş enerjisinden elektrik eldesi için yapılacak yatırımlarda yol gösterici olacağı düşünülmektedir.There is a many method for the solar energy producing and most used method between of them is producing electricity with photovoltaic modules. For the increase the photovoltaic modules efficiency, the system moving to direction of the sun is used. The systems efficiency changes according to rotating axis, degree of the freedom and geographical location. Solar trackers average efficinecy gain is between %25 and %40.In this study, other technologies is used tracker, classification of the trackers, economical advantage and depending factors of the life cycle is insisted on. With a sample photovoltaic solar tracker is designed, between fixed photovoltaic system and tracked system was compared in terms of energy producing and investment cost and resturn of investment time was calculated. This study will be mentor for the investment done for achieving the solar electricity that to be thought

Bakışımsız bir düzlemsel 5R eyleyicisinin bağlama açına göre tasarımı

İki serbestlik dereceli düzlemsel 5R (R: döner mafsal) mekanizmasının uç noktasının işlevsel çalışma alanına göre mekanizma tasarımı çok farklı başarım ölçütlerine göre yapılabilmektedir. Bu çalışmada uç noktasının yerleşimi nedeni ile kinematik yapısı ve çalışma alanı bakışımsız olan bir 5R mekanizmasının bağlama açısının dik açıya yakın tutulması ölçütü uyarınca işlevsel çalışma alanının tespiti ve de istenilen çalışma alanına boyutuna göre uzuv boyutlarının seçimi ele alınmıştır. Mekanizmanın çalışma alanının tespiti için gerekli kinematik model oluşturulmuş, bağlama açısına göre işlevsel çalışma alanı tespiti irdelenmiş, çalışma alanına gör uzuv boyutlarının belirlenmesi açıklanmış ve de bağlama açısının kuvvet iletimine etkisi tartışılmıştır.There are many performance indices defined for the design of two degrees-of-freedom planar 5R (R: revolute joint) mechanisms according to the dexterous workspace of the end effector. In this study, the performance index was chosen as the transmission angle in order to determine the dexterous workspace of an asymmetric planar 5R mechanism. Also design of link lengths according to a desired dexterous workspace is explained. First, the necessary kinematic model for determining the workspace of the mechanism is constructed. Then the formulation is presented for determining the dexterous workspace according to transmission angle. Finally the effect of the transmission angle on force transmission characteristics is discussed

Aşırı kısıtlı bir mekanizmanın kalibrasyonunda saklı robot kavramının uygulanması

Aşırı kısıtlı mekanizmaların sağladığı direngenlik, hafif yapı gerektiren ve bunun yanında yüksek seviyede kuvvetlere maruz kalınan uygulamalarda yüksek hassasiyet değerlerine ulaşmak için tercih edilebilmektedir. Yapılan çalışmada yüksek ivme değerlerine (>5g) çıkabilecek şekilde kollarında paralelkenar devreler ile desteklendiği için aşırı kısıtlı olan, 2 serbestlik dereceli, düzlemsel bir 6-kol mekanizması tasarlanmış ve üretilmiştir. Geliştirilen sistemin hassasiyet ve tekrarlanabilirlik testleri öncesi kalibrasyonu yapılması için düz ve ters kinematik çözümlerinin parametrelerinin düzenlenmesi gerekmiştir. Mekanizmanın karmaşıklığı nedeni ile analitik ters kinematik çözümü mevcut değildir. Bu durumla başa çıkmak için saklı robot yöntemi adı ile literatürde yer bulan yöntem kullanılmıştır. Bu bildiride saklı robot yöntemi kullanılarak gerçekleştirilen kalibrasyon prosedürü anlatılmıştır.SanTez ve TÜBİTA

Aşırı kısıtlı bir mekanizmanın kalibrasyonunda saklı robot kavramının uygulanması

Aşırı kısıtlı mekanizmaların sağladığı direngenlik, hafif yapı gerektiren ve bunun yanında yüksek seviyede kuvvetlere maruz kalınan uygulamalarda yüksek hassasiyet değerlerine ulaşmak için tercih edilebilmektedir. Yapılan çalışmada yüksek ivme değerlerine (>5g) çıkabilecek şekilde kollarında paralelkenar devreler ile desteklendiği için aşırı kısıtlı olan, 2 serbestlik dereceli, düzlemsel bir 6-kol mekanizması tasarlanmış ve üretilmiştir. Geliştirilen sistemin hassasiyet ve tekrarlanabilirlik testleri öncesi kalibrasyonu yapılması için düz ve ters kinematik çözümlerinin parametrelerinin düzenlenmesi gerekmiştir. Mekanizmanın karmaşıklığı nedeni ile analitik ters kinematik çözümü mevcut değildir. Bu durumla başa çıkmak için saklı robot yöntemi adı ile literatürde yer bulan yöntem kullanılmıştır. Bu bildiride saklı robot yöntemi kullanılarak gerçekleştirilen kalibrasyon prosedürü anlatılmıştır.SanTez ve TÜBİTA

Design and analysis of a parallel mechanism for kinematically redundant hybrid planar laser cutting machine

Conventional planar laser cutting machines cannot achieve high accelerations, because the required precision values cannot be achieved due to the high inertial loads. Machines configured as kinematically redundant mechanisms are able to reach 5-6 g acceleration levels since they include a parallel mechanism with a smaller workspace which is exposed to smaller inertial loads. The study presented in this paper focuses on the design of a parallel planar mechanism to be integrated to the main axes of conventional planar laser cutting machines to achieve higher accelerations of the laser head up to 6 g. Parallel mechanism’s conceptual design and dynamic balancing studies are provided along with the joint clearance effect on precision due to having more joint structures.Republic of Turkey Ministry of Science, Industry and Technology & Coşkunöz Metal Form (Project code: 01668.STZ.2012-2

On kinematically redundant planar laser cutting machines

Alışılagelmiş düzlemsel lazer kesme tezgahları XY düzleminde hareket için X ve Y doğrultularında doğrusal kızaklar üstünde eylemi gerçekleştirirken yüksek atalet kuvvetleri etkisi ile hassasiyet kaybı meydana geldiği için yüksek ivmelere çıkamamaktadır. Son yıllarda bazı yurt dışı bazlı firmalar geleneksel düzlemsel lazer kesme tezgahlarına fazladan eyleyici sistem ekleyerek kinematik olarak artıksıl hibrit mekanizmalar oluşturmuş ve kesici kafa için yüksek ivme seviyelerine çıkabilmişlerdir. Bu çalışmada geçmiş çalışmalarda ve piyasada bulunan yüksek ivmeli lazer kesim makinaları incelenmiştir. Lazer kesim makinalarında kullanılabilecek farklı mekanizmalar, bunların birleşimleriyle hibrit makina oluşturulması ve hassasiyet arttırıcı önlemler bildiri kapsamında irdelenmiştir. Makinanın işi en kısa sürede bitirmesi için eyleyici hareketlerini eniyileyecek kinematik olarak artıksıl robot denetleyicileri de bu çalışma kapsamında araştırılmıştır.Conventional planar laser cutting machines with Cartesian XY motion systems cannot achieve high acceleration values while preserving the desired precision values due to high inertial forces. Recently some foreign companies have integrated redundant manipulators to the conventional planar laser cutting machines and hence obtained kinematically redundant hybrid mechanisms in order to achieve high acceleration values for the laser cutting head. This study reviews high acceleration laser cutting machines that appear in previous studies and in the market. Various types of mechanisms that can be used in laser cutting applications, the hybrid machines hence obtained and the measures for increasing precision are investigated. Also the kinematically redundant robot controllers are investigated for optimization of the manipulator motion in order to minimize the process time.İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü ve Coşkunöz Metal Form Endüstri ve Ticaret A.Ş