समानांतर रोबोट क्या है? 9 उत्तर आपको जानना चाहिए

चर्चा का विषय: समानांतर रोबोट और इसकी विशेषताएं

एक समानांतर रोबोट क्या है? | समानांतर रोबोटिक्स

एक समानांतर रोबोट एक यांत्रिक उपकरण है जो कई कंप्यूटर-नियंत्रित सीरियल श्रृंखलाओं का उपयोग करके एकल आधार या अंत-प्रभावक का समर्थन करता है। सबसे प्रसिद्ध समानांतर मैनिप्युलेटर में छह रैखिक एक्ट्यूएटर होते हैं जो उड़ान सिमुलेटर जैसे अनुप्रयोगों के लिए एक जंगम नींव बनाए रखते हैं। अन्य नामों में, इसे स्टीवर्ट प्लेटफॉर्म कहा जाता है, जिसे पहले इंजीनियरों द्वारा डिजाइन और उपयोग करने वाले इंजीनियरों के बाद, गोफ-स्टीवर्ट प्लेटफॉर्म के रूप में भी जाना जाता है।

Actuators आधार और स्टीवर्ट मंच दोनों पर एक साथ समूहीकृत किए जाते हैं। रोबोट या एक या अधिक मैनिपुलेटर हथियारों को धकेलने के लिए समान संरचनाओं वाले व्यक्त रोबोट हैं। इस व्यवस्था का अंतिम प्रभाव सीधे इसके आधार से जुड़ा होता है, जो विभिन्न प्रकार के (आमतौर पर तीन या छह) अलग-अलग होते हैं और एक सीरियल मैनिपुलेटर के बजाय समवर्ती रूप से संचालित होने वाले स्वतंत्र लिंकेज। ज्यामितीय समानता का कोई परिणाम नहीं है।

समानांतर रोबोट डिजाइन

एक समानांतर रोबोट में आमतौर पर निम्नलिखित डिज़ाइन विशेषताएं होती हैं:

1. प्रत्येक श्रृंखला आमतौर पर छोटी और सीधी होती है, जिससे यह अनावश्यक आंदोलन के खिलाफ कठोर हो सकती है। निरंतर होने के बजाय, एक श्रृंखला के प्लेसमेंट में त्रुटियां दूसरों के साथ औसत होती हैं।
2. प्रत्येक एक्ट्यूएटर को अपनी गति की सीमा के भीतर यात्रा करने में सक्षम होना चाहिए। उनकी गति स्वतंत्रता की उनकी व्यक्तिगत डिग्री के भीतर निहित है।
3. अन्य श्रृंखलाओं का परिणाम समानांतर रोबोट में एक संयुक्त की अक्ष-अक्ष स्थिरता को बाधित करता है। अंतिम समानांतर जोड़तोड़ इस बंद लूप कठोरता के कारण इसके घटकों के विपरीत कठोर है।
4. एक समानांतर रोबोट का स्थिर प्रतिनिधित्व अक्सर पिन-संयुक्त ट्रस के समान होता है: कनेक्शन और एक्ट्यूएटर्स केवल तनाव या संपीड़न को महसूस करते हैं, कोई झुकने या टोक़ के साथ, किसी भी लचीलेपन के परिणामों को ऑफ-एक्सिस बलों को कम से कम करना।
5. भारी एक्ट्यूएटर्स को अक्सर एकल बेस प्लेटफॉर्म पर रखा जाता है, जिसमें हाथ की गति पूरी तरह से स्ट्रट्स और जोड़ों द्वारा नियंत्रित होती है। अंग के आसपास द्रव्यमान में कमी के कारण, घटक को पतला बनाया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप हल्का एक्ट्यूएटर और चिकनी गति होती है। इसलिए, द्रव्यमान के केंद्रीकरण के कारण रोबोट की जड़ता का औसत क्षण कम हो जाता है।

सीरियल और समानांतर रोबोट | समानताएं और भेद

समानांतर रोबोट चार्ज की हेरफेर राशि के विषय में मैनिपुलेटर के एक छोटे द्रव्यमान के साथ भी उच्च कठोरता प्राप्त कर सकता है। यह धारावाहिक रोबोट पर समानांतर रोबोट का लाभ उठाता है क्योंकि बाद में एक संयुक्त में लचीलेपन या ढिलाई की अवांछनीय मात्रा के संपर्क में होता है, जो हाथ में एक समान ढलान का कारण बनता है। संयुक्त और अंतिम-प्रभाव के बीच का अंतर इसे समाप्त कर सकता है क्योंकि अन्य के विपरीत एक संयुक्त आंदोलन को ब्रेस करने का कोई तरीका नहीं है।

सीमित कार्यक्षेत्र सीरियल जोड़तोड़ के मामले में स्पष्ट है, डिजाइन के ज्यामितीय और यांत्रिक बाधाओं के अधीन, जिससे पैरों की अधिकतम और न्यूनतम लंबाई के बीच टकराव होता है। इसलिए, विशिष्टता का अस्तित्व कार्यक्षेत्र को संकुचित करता है। विलक्षणताएं ऐसे बिंदु हैं जहां पैर की लंबाई में अंतर अन्य आंदोलन प्रक्षेपवक्र के लिए दिशा में भिन्नता की तुलना में तेजी से कम है।

इसकी तुलना में, एक स्थान पर, एंड-इफ़ेक्टर पर अभिनय करने वाला एक बल (जैसे गुरुत्वाकर्षण) पैरों पर असीम रूप से बड़े प्रतिबंध बनाता है, जिसके परिणामस्वरूप संभवतः जोड़तोड़ विस्फोट होता है। इसका मतलब है कि समवर्ती मैनिपुलेटर्स के कार्यक्षेत्र आमतौर पर कृत्रिम रूप से एक विशिष्ट क्षेत्र तक सीमित होते हैं, जहां कोई विलक्षणता नहीं होती है।

गैर-रैखिक व्यवहार अभी तक धारावाहिक गतिज श्रृंखला मैनिपुलेटर पर समानांतर रोबोट का एक और नुकसान है। अंत-प्रभावकार के एक रैखिक या परिपत्र आंदोलन को प्राप्त करने के लिए उपयोग की जाने वाली कमान कार्यक्षेत्र की स्थिति पर अत्यधिक निर्भर है और अभ्यास के दौरान रैखिक रूप से नहीं बदलती है।

इन विशेषताओं को गति की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ जोड़तोड़ का उत्पादन करने के लिए गठबंधन करता है। सीरियल मैनिपुलेटर्स के विपरीत, वे तेजी से अभिनय कर सकते हैं क्योंकि उनकी कठोरता पाशविक बल के बजाय उनकी कार्रवाई की गति को सीमित करती है।

स्टीवर्ट प्लेटफ़ॉर्म और डेल्टा रोबोट दो आम तौर पर उद्योग में समानांतर रोबोट का उपयोग किया जाता है।

स्टीवर्ट प्लेटफार्म

स्टीवर्ट प्लेटफॉर्म 6-प्रिज्मीय एक्चुएटर्स के साथ एक समानांतर मैनिप्युलेटर है, जो आमतौर पर हाइड्रोलिक जैक बेस प्लेट पर 3 स्थानों से जुड़ा होता है और शीर्ष प्लेट पर 3 अंक से अधिक होता है। सभी 12 बिंदुओं को जोड़ने के लिए सार्वभौमिक जोड़ों का उपयोग किया जाता है।

शीर्ष प्लेट पर लगे उपकरण एक मुक्त-निलंबित शरीर के लिए उपलब्ध सभी छह डिग्री स्वतंत्रता में यात्रा कर सकते हैं: तीन रैखिक गति (पार्श्व, अनुदैर्ध्य और ऊर्ध्वाधर), साथ ही साथ तीन घुमाव (पिच, रोल और यॉ)।

रेखीय हाइड्रोलिक एक्ट्यूएटर व्यापक रूप से औद्योगिक अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं क्योंकि उनके अद्वितीय और सीधे उलटे किनेमेटिक्स बंद-रूप दृष्टिकोण के साथ-साथ उनकी उच्च शक्ति और त्वरण भी होते हैं। इनका उपयोग अक्सर प्रोटोटाइप और आर्थिक रोबोट प्रयोजनों के लिए किया जाता है। रॉबर्ट एसेले ने प्रदर्शित किया है कि रोटरी एक्ट्यूएटर के व्युत्क्रम-कीनेमेटीक्स के लिए एक विशेष रूप से बंद-रूप समाधान है।

ये प्रणाली उड़ान सिम्युलेटर, मशीन टूल प्रौद्योगिकियों, क्रेन अनुप्रयोगों, समुद्री प्रौद्योगिकी, सुनामी मॉडलिंग, एयर-टू-सी रेस्क्यू ऑपरेशन, मैकेनिकल बैल, उपग्रह-डिश संरेखण, हेक्सापॉड-टेलीस्कोप, रोबोट, और अन्य में लागू होती है।

डेल्टा समानांतर रोबोट

एक डेल्टा रोबोट एक समानांतर रोबोट है जिसमें तीन हथियार हैं जो सार्वभौमिक जोड़ों द्वारा आधार में शामिल हो गए हैं। प्राथमिक डिजाइन विशेषताओं में हथियारों में समांतर चतुर्भुज का उपयोग होता है, जो अंतिम प्रभावकार की स्थिति और संरेखण को संरक्षित करता है, इसलिए अंतिम मंच के आंदोलन को केवल शुद्ध अनुवाद तक सीमित करता है (कोई घूर्णी आंदोलन संभव नहीं है)।

सभी एक्ट्यूएटर्स को रोबोट के बेस पर रखा गया है, जो कार्यक्षेत्र के ऊपर स्थित है। तीन मध्य संयुक्त हथियार फर्श से खिंचाव। एक छोटा त्रिकोणीय आधार इन तोपों के सिरों को जोड़ता है। इनपुट संबंध तीन दिशाओं में से एक में त्रिकोणीय मंच को आगे बढ़ाएंगे: एक्स, वाई, या जेड। रैखिक या घूर्णी एक्ट्यूएटर्स को सक्रियण के लिए उपयोग किया जा सकता है।

हथियार प्रकाश प्लास्टिक सामग्री से बने होने चाहिए क्योंकि एक्ट्यूएटर सभी आधार में स्थित हैं। नतीजतन, डेल्टा रोबोट के घूर्णन भागों में बहुत कम जड़ता है। यह ब्रेकनेक गति और त्वरण को सक्षम करता है। रोबोट की कठोरता को उसके सभी हथियारों को अंतिम-प्रभावकार से जोड़कर बढ़ाया जाता है, लेकिन इसकी कार्यशील मात्रा कम हो जाती है।

डेल्टा समानांतर रोबोट के कई अलग-अलग संस्करण हैं जो समय के साथ विकसित हुए हैं:

1. रेमंडॉवेल ने स्वतंत्रता के 4 डिग्री के संस्करण का उत्पादन किया: 3-अनुवाद और 1-घूर्णी और द 4^th पैर आधार से त्रिकोणीय मंच के केंद्र तक फैलता है, जिससे अंत-प्रभावकार ऊर्ध्वाधर अक्ष के चारों ओर घूमता है।
2. फैनुक ने डेल्टा रोबोट को 6 डिग्री की स्वतंत्रता के साथ धारावाहिक गतिज के साथ घूर्णी गति में स्वतंत्रता के 3 डिग्री के साथ डिजाइन किया है जो अंतिम प्रभाव पर पाया जाना है।
3. अडेप्ट ने डेल्टा रोबोट को स्वतंत्रता के चार डिग्री और एक चार-समानांतर चतुर्भुज अंत प्रभावकारक के साथ बनाया है जो सीधे इसके आधार से जुड़ा हुआ है। इसमें चौथे पैर का अभाव है जो अंत-प्रभावक के केंद्र के साथ चलता है।
4. असीरिल एसए ने पॉकेट डेल्टा रोबोट बनाया, जो बहुमुखी घटक खिला प्रणालियों और अन्य उच्च गति, उच्च परिशुद्धता अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है।
5. डेल्टा डायरेक्ट ड्राइव में 3 डिग्री की स्वतंत्रता होती है जिसमें मोटर सीधे हथियारों से जुड़ी होती है। यह 30 से 100 ग्राम तक बहुत उच्च गति पैदा करता है।
6. डेल्टा क्यूब को ईपीएफएल यूनिवर्सिटी लेबोरेटरी एलएसआरओ द्वारा फ्लेक्चर-टिका जोड़ों के एक मोनोलिथिक कॉन्फ़िगरेशन में बनाया गया था। यह रोबोट अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है अत्यधिक सटीकता की आवश्यकता है।

डेल्टा पैरेलल रोबोट एक लीनियर डेल्टा डिज़ाइन, एक नॉवेल फीचर के साथ 3 डी प्रिंटर में अपने एप्लिकेशन पाता है। पैकेजिंग व्यवसाय, साथ ही साथ चिकित्सा और दवा उद्योग, डेल्टा समानांतर रोबोट को भी उपयोगी पाते हैं क्योंकि वे इसकी उच्च गति से लाभान्वित होते हैं। इसकी कठोरता के कारण इसका उपयोग दवा में भी किया जाता है। अन्य उपयोगों में उच्च परिशुद्धता के साथ एक साफ कमरे में इलेक्ट्रॉनिक भाग विधानसभा की आवश्यकता होती है।

3 आरआरआर प्लानर समानांतर रोबोट

निम्नलिखित छवि एक 3 आरआरआर समानांतर रोबोट से मेल खाती है:

5 बार समानांतर रोबोट

निम्नलिखित छवि एक 5 बार समानांतर रोबोट से मेल खाती है:

समानांतर रोबोट किनेमैटिक्स

गतिमान प्लेटफॉर्म की गतिज

स्टीवर्ट प्लेटफार्म औद्योगिक उपयोग के लिए समानांतर रोबोट मैनिपुलेटर के बीच सबसे लोकप्रिय विकल्प है। 6 डिग्री से स्वतंत्रता मशीन टूल आर्किटेक्चर के लिए इसके कार्यान्वयन के कारण, स्टीवर्ट प्लेटफार्म तंत्र ने बहुत अधिक कवरेज प्राप्त किया है। पारंपरिक मशीन टूल आर्किटेक्चर के विपरीत, तंत्र की उत्कृष्ट यांत्रिक विशेषताएं, जैसे उच्च कठोरता, शक्ति-से-भार अनुपात और अधिक उत्कृष्ट गतिशीलता, ने इस तरह के अनुप्रयोग को प्रेरित किया है। हमें समझने की कोशिश करते हैं गतिकी स्टीवर्ट प्लेटफार्म के माध्यम से एक समानांतर रोबोट।

स्टीवर्ट प्लेटफार्म एक पेलोड प्लेटफॉर्म और छह लीनियर एक्ट्यूएटर्स या स्ट्रट्स से बना है। स्ट्रट्स के अन्य छोर नींव के लिए तय किए गए हैं। ए ३^o स्वतंत्रता संयुक्त और एक 2^o स्वतंत्रता संयुक्त, या 2-3 डिग्री स्वतंत्रता संयुक्त, नींव और मंजिल में स्ट्रट्स में से एक में शामिल हों। प्लेटफ़ॉर्म में छह डिग्री स्वतंत्रता होती है, जिसमें तीन ट्रांसलेशनल और तीन घूर्णी डिग्री की आज़ादी होती है, जो छह एक्ट्यूएटर्स के रैखिक विस्तार और वापसी के कारण होती है।

उलटा जैकबियन मैट्रिक्स और इसके टाइम डेरिवेटिव कोनेमेटिक विश्लेषण में बंद-फॉर्म अभिव्यक्ति का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है। विभिन्न अकड़ अंत संयुक्त व्यवस्था के प्रभावों का अध्ययन तंत्र के कीनेमेटिक्स और गतिकी पर सटीक मॉडलिंग के माध्यम से किया जाता है।

कठोर शरीर कीनेमेटीक्स और गतिशीलता को प्रतिबिंबित करने के लिए, यूलर कोण आमतौर पर उपयोग किया जाता है। हम परिणामी घूर्णी-श्रृंखलाओं के बाद कठोर शरीर की दिशा की गणना करने के लिए यूलर एंगल्स (a, E, E) की एक श्रृंखला का उपयोग करेंगे:

1. The के रोटेशन ने चलती समन्वय प्रणाली के Z'- अक्ष को घेर लिया।
2. The के रोटेशन ने गतिमान समन्वय प्रणाली के x'- अक्ष को घेर लिया।
3. Of के रोटेशन ने z को घेर लिया “चलती समन्वय प्रणाली के -axis।

डब्ल्यू दुनिया का समन्वय फ्रेम है और पी को स्थिति वेक्टर x = (एक्स, वाई, जेड) के रूप में परिभाषित किया गया है^T, जो संदर्भ बिंदु p पर बढ़ते मंच से जुड़ा हुआ है_o.

क्यू स्टीवर्ट प्लेटफॉर्म की स्थिति और अभिविन्यास को परिभाषित करने के लिए छह चर के साथ एक सामान्यीकृत वेक्टर वेक्टर है:

और संयुक्त अंतरिक्ष समन्वय के रूप में परिभाषित किया गया है

^wR_p एक रोटेशन मैट्रिक्स द्वारा डब्ल्यू के संबंध में फ्रेम पी का अभिविन्यास है, ^wR_p = (आर₁,r₂,r₃), जहां आर₁,r₂,r₃ पी और डब्ल्यू के संबंध में 3 × 1 यूनिट वैक्टर हैं। फ्रेम X'-Y'-Z 'एक गैर-घूर्णी समन्वय प्रणाली है जो कठोर-शरीर की व्याख्या करती है। फ्रेम xyz एक बॉडी कोऑर्डिनेट सिस्टम है जो घूमने के साथ-साथ कठोर-शरीर के संबंध में अनुवाद करता है। पूर्व समन्वय प्रणाली पर उत्तरार्द्ध की मैपिंग एक 3 × 3 रोटेशन मैट्रिक्स के माध्यम से विकसित की है ^wR_p और and, φ, θ।

जहाँ c और s क्रमशः कोसाइन और साइन को दर्शाते हैं।

कोणीय वेग को (= (is) के रूप में व्यक्त किया जाता है_x, ω_y, ω_z)^T और α = (α)_x, α_y, α_z)^T विश्व का सबसे लोकप्रिय एंव कोणीय त्वरण डब्ल्यू से संबंधित। इसलिए, यूलर कोणों के पहली और दूसरी बार डेरिवेटिव को हल करने पर हमें मिलता है,

तथा

समानांतर रोबोट उलटा Kinematics

स्टीवर्ट प्लेटफ़ॉर्म के व्युत्क्रम कीनेमेटिक समस्या में छह कनेक्शनों के विस्थापन और मूविंग प्लेटफ़ॉर्म के दिए गए कार्टेशियन पोज़ के लिए उनके टाइम डेरिवेटिव्स की गणना करना शामिल है, जिसमें तीन स्थितीय विस्थापन और तीन यूलर कोणीय विस्थापन और उनके टाइम डेरिवेटिव के रूप में चर हैं।

a_i W के संबंध में P के साथ ith अटैचमेंट पॉइंट दिया गया है:

फिर वेक्टर एल_i या ith लिंक इस प्रकार है:

जहां बी_i आधार लगाव बिंदु है।

इस प्रकार लिंक की लंबाई एल_i ith लिंक के रूप में निर्धारित किया जाता है:

लिंक के प्रिज्मीय संयुक्त की धुरी के साथ इकाई वेक्टर की गणना निम्नानुसार की जाती है

समानांतर रोबोट किसके लिए उपयोग किए जाते हैं? | समानांतर रोबोट अनुप्रयोग

समानांतर रोबोट उद्योग में कई अनुप्रयोग पाता है, पारंपरिक समानांतर रोबोट मैनिपुलेटर के साथ इन उपकरणों में लोकप्रिय उपयोग होता है:

1. उड़ान के सिमुलेटर
2. ऑटोमोबाइल के कार्यस्थल सिमुलेशन
3. ऑप्टिकल फाइबर ओरिएंटेशन / फोटोनिक्स
4. Micromanipulators बड़े लेकिन धीमी धारावाहिक जोड़तोड़ के अंत प्रभावकों पर मुहिम शुरू की।
5. उच्च गति में उच्च गति / उच्च परिशुद्धता मिलिंग मशीन
6. न्यूनतम सटीकता के साथ उच्च सटीकता प्लेसमेंट, जैसे कि पीसीबी असेंबली में

समानांतर रोबोट में न्यूनतम कार्यक्षेत्र होता है क्योंकि वे बाधाओं के माध्यम से नहीं पहुंच सकते। वांछित हेरफेर (आगे कीनेमेटिक्स) करने के लिए उपयोग की जाने वाली गणना आम तौर पर अधिक जटिल होती है। वे कई समाधानों में परिणाम कर सकते हैं, जिससे यह समस्या इस लेख के दायरे से परे हो सकती है।

सीरियल बनाम समानांतर रोबोट | क्या समानांतर रोबोट सीरियल रोबोट की तुलना में अधिक सटीक हैं?

• समानांतर रोबोट को सीरियल रोबोट की तुलना में स्वाभाविक रूप से अधिक विश्वसनीय कहा जाता है क्योंकि उनकी त्रुटियों को संचयी रूप से लागू करने के बजाय औसत रूप से लिया जाता है।
• सीरियल रोबोट की तुलना में समानांतर रोबोट में इनपुट त्रुटियां कम संवेदनशील होती हैं। हालांकि, किसी भी व्यापक निष्कर्ष को खींचने के लिए इस सादृश्य का दायरा बहुत कम है।

इसके अलावा, धारावाहिक और समानांतर रोबोट के अन्य जोड़े के बीच एक सार्थक अंतर बनाना लगभग असंभव है। नतीजतन, प्रभुत्व तर्क का कोई स्पष्ट समाधान नहीं है।

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एषा चक्रवर्ती

मेरी पृष्ठभूमि एयरोस्पेस इंजीनियरिंग में है, मैं वर्तमान में रक्षा और अंतरिक्ष विज्ञान उद्योग में रोबोटिक्स के अनुप्रयोग की दिशा में काम कर रहा हूं। मैं निरंतर सीखता रहता हूं और रचनात्मक कलाओं के प्रति मेरा जुनून मुझे नई इंजीनियरिंग अवधारणाओं को डिजाइन करने की ओर झुकाए रखता है।
भविष्य में लगभग सभी मानवीय क्रियाओं का स्थान रोबोट ले लेंगे, मैं अपने पाठकों के लिए इस विषय के मूलभूत पहलुओं को आसान लेकिन जानकारीपूर्ण तरीके से लाना चाहता हूँ। मैं एयरोस्पेस उद्योग में प्रगति के साथ-साथ अपडेट रहना भी पसंद करता हूं।