パラレルマニピュレーターは、複数のコンピューター制御のシリアルチェーンを使用して単一のプラットフォームまたはエンドエフェクターをサポートする機械システムです。 最も有名なパラレルロボットは、フライトシミュレーターやその他の機器に使用される可動ベースをサポートする6つのリニアアクチュエーターで構成されています。
パラレルロボットは、シリアルロボットよりも硬く、速く、正確であるとよく言われます。 ただし、パラレルロボットには大きな違いがあるため、事実ははるかに複雑です。
最後に、多軸精密位置決め装置のほとんどは、主に六脚類と三脚類のパラレルロボットに基づいていると言えます。 ただし、この現象の原因は、シリアルロボットのエラーの蓄積とはほとんど関係がなく(パラレルロボットのエラーは平均的です)、ヘキサポッドと三脚の剛性と関係があります。
これらのシステムは、パラレルロボットとも呼ばれます。 これらは、同様のメカニズムを使用してロボット'のベースまたは1つ以上のマニピュレーターを動かす多関節ロボットです。 彼らの& quot;並列& quot; シリアルマニピュレータとの違いは、このリンク(または& quot; arm")のエンドエフェクタ(または& quot; hand")がいくつかを介して接続されていることです。 (通常は3つまたは6つ)台座上の独立した並列メカニズム。
ここで使用されているのは、幾何学的な意味での「平行」ではなく、トポロジー的な意味での「平行」です。 これらのリンクは相互作用しますが、これはそれらが平行線であることを意味するものではありません。
デザインの特徴
シリアルマニピュレータと比較して、パラレルマニピュレータの各チェーンは通常、構造が短く単純であるため、不要な動きに耐えることができます。 1つのチェーンの位置決め誤差と他のチェーンの位置決め誤差は平均であり、累積ではありません。 シリアルロボットの場合、各アクチュエータは独自の自由度内で移動する必要があります。 ただし、パラレルロボットでは、関節の軸外の柔軟性は他のチェーンの影響も受けます。 コンポーネントの数が増えるにつれて徐々に剛性が低下するシリアルチェーンとは異なり、パラレルロボット全体をそのコンポーネントに対して剛性にするのは、この閉ループ剛性です。
この相互補強により、シンプルな構造も可能になります。スチュワートプラットフォームのヘキサポッドチェーンは、任意の軸方向のボールジョイント間のプリズムジョイントのリニアアクチュエータを使用します。 ボールジョイントは受動的です。アクチュエータやブレーキがなくても、ボールジョイントは自由に動くだけです。 それらの位置は他のチェーンによって完全に制限されています。 Deltaロボットのベースには回転アクチュエータが取り付けられており、軽量で剛性の高い平行四辺形アームを動かすことができます。 アクチュエータは、3本のアームの上部の間に取り付けられています。 同様に、単純なボールジョイントにも取り付けることができます。 パラレルロボットの静的表現は、通常、関節トラスに似ています。コネクティングロッドとそのアクチュエータは、曲げやトルクがなく、張力または圧縮のみを感じます。これにより、シャフトの外力に対する柔軟性の影響が減少します。
パラレルマニピュレーターのもう1つの利点は、頑丈なアクチュエーターが単一の基本的なプラットフォームに設置されることが多く、アームの動きが支柱とジョイントを介してのみ実行されることです。 アームに沿ったこの質量の減少により、アーム構造が軽くなり、アクチュエータが軽くなり、動きが速くなります。 この質量の集中により、ロボットの全体的な慣性モーメントも減少します。これは、移動ロボットや歩行ロボットにとって有利な場合があります。


これらすべての特性により、マニピュレータは幅広いモーション機能を備えています。 それらの動作速度は、純粋な力ではなく剛性によって制限されることが多いため、シリアルマニピュレータと比較してすばやく移動できます。
シリアルマニピュレータと比較して、ほとんどのロボットアプリケーションには剛性が必要です。 シリアルロボットは、1つの軸での移動を可能にするが、軸の外側での移動には剛性がある高品質の回転ジョイントを使用することで、これを実現できます。 関節によって許可されるすべての動きも、アクチュエータの意図的な制御の下で実行する必要があります。 動きにはいくつかの軸が必要なので、そのようなジョイントがたくさん必要です。 ある関節の不必要な柔軟性や滑りは、腕にも同様の滑りを引き起こす可能性があります。ある関節から別の関節への動きをサポートする機会はありません。 避けられないヒステリシスと軸外の柔軟性は、腕の運動学的チェーンに沿って蓄積され続けます。 精密アームは、これらのジョイントの精度、複雑さ、およびコストの間の妥協点です。
シリアルロボットと比較して、パラレルロボットの主な欠点の1つは、脚が衝突する可能性があるため、作業スペースが限られていることです。また、(ヘキサポッドロボットの場合)各脚には5つのパッシブジョイントがあり、各ジョイントには独自の機械的制限があります。 パラレルロボットのもう1つの欠点は、特異な位置で剛性が完全に失われることです(ロボットは、制御できない有限または無限の自由度を獲得します。揺れたり動いたりする可能性があります)。 これは、ジョイント空間からユークリッド空間へのマッピングであるJacobian行列が特異になることを意味します(ランクは6から減少します)。
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