การออกแบบและวิเคราะห์แบบใหม่สำหรับแขนกลแบบขนานในตระกูลเอช-4 พร้อมด้วยการควบคุมแรง

Abstract

งานวิจัยนี้นำเสนอแขนกลแบบขนานรูปแบบใหม่ในตระกูลเอช-4 ซึ่งมีสามองศาอิศระในการเลื่อนตำแหน่งและหนึ่งองศาอิสระในการหมุน เพื่อสนับสนุนงานด้าน Rapid Prototyping หรือ Automated CMM รูปแบบของแขนกลที่เสนอในงานวิจัยนี้มีความซับซ้อนน้อยกว่าและมีปริมาตรทำงานในทิศทางหนึ่งที่กำหนดรวมถึงความสามารถในการเคลื่อนที่ (Mobility) สูงกว่าแขนกลขนานแบบ Stewart หรือแบบดั่งเดิม ในงานวิจัยนี้ได้วิเคราะห์ความสัมพันธ์เชิงตำแหน่งทั้ง Forward และ Inverse Kinematics ความสัมพันธ์เชิงความเร็ว การวิเคราะห์ความแข็งเกร็ง (Stiffness) รวมถึงการวิเคราะห์ Singularities อย่างละเอียด นอกจากนี้ยังนำเมตริกซ์ความแข็งเกร็งของแขนกลที่อยู่ในรูปแบบเชิงวิเคราะห์มาใช้ในการควบคุมแรงกระทำของแขนกลต่อวัตถุแวดล้อมด้วย แขนกลที่สร้างขึ้นได้รับการทดสอบการเคลื่อนที่และความสามารถในการควบคุมแรงกดที่ปลายแขนกับวัตถุแวดล้อมที่มีพื้นผิวไม่แน่นอนโดยไม่ทราบข้อมูล CAD ของพื้นผิววัตถุมาก่อน ได้ทดสอบการควบคุมแรงในหลายลักษณะกับวัตถุหลายชนิดเช่นเรสิน ไม้ และโลหะ ผลการทดสอบตัวควบคุมแรพบว่าสามารถควบคุมแรงกดระหว่าง 10 ถึง 40 นิวตันได้โดยมีความผิดพลาดของแรงไม่เกิน ±5 นิวตัน โดยที่ความเร็วของปลายแขนกลอยู่ที่ 15 ถึง 60 เซนติเมตรต่อนาทีขณะควบคุมแรง