مقاله پیکربندی مجدد یک دستکاری موازی سینماتیک با حرکات 2T2R برای جلوگیری از تکینگی ها از طریق به حداقل رساندن نیروهای محرک

چکیده

This paper aims to develop an approach for the reconfiguration of a parallel kinematic manipulator (PKM) with four degrees of freedom (DoF) designed to tackle tasks of diagnosis and rehabilitation in an injured knee. The original layout of the 4-DoF manipulator presents Type-II singular configurations within its workspace. Thus, we proposed to reconfigure the manipulator to avoid such singularities (owing to the Forward Jacobian of the PKM) during typical rehabilitation trajectories. We achieve the reconfiguration of the PKM through a minimization problem where the design variables correspond to the anchoring points of the robot limbs on fixed and mobile platforms. The objective function relies on the minimization of the forces exerted by the actuators for a specific trajectory. The minimization problem considers constraint equations to avoid Type-II singularities, which guarantee the feasibility of the active generalized coordinates for a particular path. To evaluate the proposed conceptual strategy, we build a prototype where reconfiguration occurs by moving the position of the anchoring points to holes bored in the fixed and mobile platforms. Simulations and experiments of several study cases enable testing the strategy performance. The results show that the reconfiguration strategy allows obtaining trajectories having minimum actuation forces without Type-II singularities.

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

این مقاله با هدف ایجاد رویکردی برای پیکربندی مجدد یک کنترل کننده موازی سینماتیک (PKM) با چهار درجه آزادی (DOF) طراحی شده برای مقابله با وظایف تشخیص و توانبخشی در زانو آسیب دیده است.طرح اصلی Manipulator 4-DOF تنظیمات مفرد نوع II را در فضای کاری خود ارائه می دهد.بنابراین ، ما پیشنهاد کردیم که در طی مسیرهای توانبخشی معمولی ، مانع از تنظیم مجدد Manipulator شود تا از چنین تکین هایی (به دلیل ژاکوبیان رو به جلو) جلوگیری شود.ما به پیکربندی PKM از طریق یک مشکل به حداقل رساندن که در آن متغیرهای طراحی با نقاط لنگر اندام اندامهای ربات در سیستم عامل های ثابت و موبایل مطابقت دارند ، می رسیم.عملکرد هدف به به حداقل رساندن نیروهای اعمال شده توسط محرک ها برای یک مسیر خاص متکی است.مشکل به حداقل رساندن معادلات محدودیت را برای جلوگیری از تکون های نوع II در نظر می گیرد ، که امکان سنجی مختصات عمومی فعال را برای یک مسیر خاص تضمین می کند.برای ارزیابی استراتژی مفهومی پیشنهادی ، ما یک نمونه اولیه را ایجاد می کنیم که در آن تنظیم مجدد با حرکت موقعیت نقاط لنگر به سوراخ های حوصله در سیستم عامل های ثابت و موبایل رخ می دهد.شبیه سازی و آزمایش چندین مورد مطالعه ، آزمایش عملکرد استراتژی را امکان پذیر می کند.نتایج نشان می دهد که استراتژی تنظیم مجدد امکان به دست آوردن مسیرهای دارای حداقل نیروهای فعال سازی بدون تکین های نوع II را فراهم می کند.