Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/37634
| Title: | การควบคุมแรงแบบฝังตัว สำหรับแขนกลลูกผสมแบบขนาน 5 แกนตระกูลเอช-4 |
| Other Titles: | Embedded force control for a hybrid 5-axis H-4 family parallel manipulator |
| Authors: | กรรมมันต์ ชูประเสริฐ |
| Advisors: | วิบูลย์ แสงวีระพันธุ์ศิริ |
| Other author: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์ |
| Advisor's Email: | viboon.s@eng.chula.ac.th, Viboon.S@Chula.ac.th |
| Subjects: | แขนกล -- การออกแบบและการสร้าง หุ่นยนต์อุตสาหกรรม -- การออกแบบและการสร้าง เครื่องมือกล -- การควบคุมเชิงตัวเลข Manipulators (Mechanism) -- Design and construction Robots, Industrial -- Design and construction Machine-tools -- Numerical control |
| Issue Date: | 2550 |
| Publisher: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย |
| Abstract: | งานวิจัยนี้แสดงวิธีการวิเคราะห์และออกแบบแขนกลแบบขนานแบบ 5 แกน โดยใช้กลไกขนานในตระกูลเอช-4 แขนกลนี้มีการเคลื่อนที่แบบ 5 องศาอิสระ ซึ่ง 5 องศาอิสระจะประกอบด้วยสามองศาอิสระในทิศทางการเลื่อนไถลกับหนึ่งองศาอิสระในทิศทางการหมุนและหนึ่งองศาอิสระจากการเคลื่อนที่ของโต๊ะหมุนจับชิ้นงาน แขนกลดังกล่าวนี้พัฒนาขึ้นเพื่อสนับสนุนงานด้าน Rapid Prototype ซึ่งเหมาะสำหรับการกัดชิ้นงานที่ใช้วัสดุไม่แข็งมาก ในงานวิจัยนี้ได้วิเคราะห์ความสัมพันธ์เชิงตำแหน่งทั้ง Forward Kinematics, Inverse Kinematics, ความสัมพันธ์เชิงความเร็วระหว่างระบบพิกัดต่างชนิดกันหรือ Jacobian และสมการการเคลื่อนที่ของแขนหุ่นยนต์ที่พัฒนาขึ้นนี้หาได้โดยวิธีลากานต์ การตรวจสอบความถูกต้องของสมการ kinematics และ kinetics ที่พัฒนาขึ้นนี้กระทำโดยการเปรียบเทียบระหว่างการคำนวณทางคณิตศาสตร์โดยใช้โปรแกรม MATLAB ที่ใช้ข้อมูลจากสมการที่พัฒนาขึ้นและการใช้โปรแกรมคำนวณผล ADAMS โดยใช้ 3D Solid Model ที่พัฒนาเฉพาะสำหรับแขนกลแบบขนานนี้ ซึ่งผลลัพธ์จากการวิเคราะห์มีความใกล้เคียงกันเป็นอย่างมาก สมการต่าง ๆ ที่หามาได้ทั้งหมดนี้ได้ถูกนำมาทดสอบกับการทำงานของแขนกลที่พัฒนาขึ้นในแบบเวลาจริง (real-time) โดยการควบคุมการเคลื่อนที่จะเป็นแบบ Inverse Dynamics Control และการควบคุมแรงกระทำกับสภาพแวดล้อมจะเป็นวิธีการควบคุมแรงแบบอิมพิแดนซ์ (Impedance control) ในรูปแบบการทำงานต่าง ๆ รวมถึงการจำลองแรงเสียดทานเพื่อชดเชยแรงเสียดทานที่เกิดขึ้นจริงในการควบคุมการเคลื่อนที่ของแขนกลแบบเวลาจริง ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าการควบคุมตำแหน่งและแรงกระทำเมื่อมีการใช้แบบจำลองชดเชยแรงเสียดทานที่นำเสนอนี้สามารถทำงานได้ตามที่คาดหวังไว้ โดยความคลาดเคลื่อนทางตำแหน่งสามารถลดลงอยู่ในช่วง 0.35 มิลลิเมตร สมการพลศาสตร์ที่พัฒนาขึ้นโดยวิธีการลากานต์ดังกล่าวจึงมีความเหมาะสมสำหรับการควบคุมแบบเวลาจริง และสามารถนำไปใช้ในการพัฒนาการควบคุมตำแหน่งและแรงขั้นสูงอื่นๆต่อไป นอกจากนั้นการควบคุมจะแม่นยำมากขึ้นถ้าดัดแปลงโครงสร้างของแขนกลให้มีความแข็ง(Rigidity) มากขึ้น |
| Other Abstract: | This work presents analysis and design of an unique hybrid 5 degree-of-freedom robotic manipulator based on an H-4 Family of Parallel Mechanisms with three degree-of-freedom in translational movements and one degree-of-freedom in rotational movement (orientation angle) at the tool tip of the arm together with another degree-of-freedom coming from a single axis rotating table. This manipulator can be used in a rapid prototype application for cutting soft materials. Forward or direct kinematics, inverse kinematics, Jacobian and workspace of the purposed configuration are derived in detail as well as equations of motion of the manipulator arm. The equations of motion or the dynamic model are derived from Lagrangian formulation and are shown to be suitable in real-time feedback controls. The accuracy of the kinematics, forward and inverse, Jacobian, and the dynamic model derived in this work are assured by comparing the results obtained from using MATLAB developed in this work with the result from the ADAMS solver with the manipulator arm 3D solid model data. The comparisons between the two numerical results are very promising. The derived equations are used in real-time controls using Inverse Dynamics Control for position control and Impedance Control for indirect force control strategy. Friction models obtained from the experiment are also used to compensate the actual friction of the control system. From the experimental results of the real-time control, the motion tracking and impedance force control performance are satisfaction. Tracking errors can be reduced within 0.35 millimeter by using friction compensated model. The derived dynamic model is also suitable for others advanced control technique. The accuracy of the control can be improved by increasing the rigidity of the structure. |
| Description: | วิทยานิพนธ์ (วศ.ด.)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2550 |
| Degree Name: | วิศวกรรมศาสตรดุษฎีบัณฑิต |
| Degree Level: | ปริญญาเอก |
| Degree Discipline: | วิศวกรรมเครื่องกล |
| URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/37634 |
| URI: | http://doi.org/10.14457/CU.the.2007.80 |
| metadata.dc.identifier.DOI: | 10.14457/CU.the.2007.80 |
| Type: | Thesis |
| Appears in Collections: | Eng - Theses |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Kummun_ch.pdf | 2.55 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.