Modelado y Análisis Dinámico en Forma Cerrada Basado en Cuasi-Coordenadas para un PKM 2R1T con una Estructura Rígido-Flexible
Autores: Zhu, Renfeng; Yang, Guilin; Fang, Zaojun; Chen, Chin-Yin; Li, Huamin; Zhang, Chi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Modelado y Análisis Dinámico en Forma Cerrada Basado en Cuasi-Coordenadas para un PKM 2R1T con una Estructura Rígido-Flexible
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Modelo dinámico
Pkm 2r1t
Forma cerrada
Configuración cinemática
Rigidez de flexión
Fuerza de articulación activa
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
Este trabajo deriva un modelo dinámico en forma cerrada para un mecanismo cinemático paralelo (PKM) con dos grados de libertad rotacionales y uno translacional (2R1T) con una estructura híbrida rígido-flexible para aplicaciones de control de fuerza. Basado en la configuración cinemática de tres prismáticos-prismáticos-esféricos (3PPS) del PKM 2R1T y sus características de movimiento sin torsión, se propone un enfoque de formulación simbólica para establecer modelos cinemáticos en forma cerrada tanto para el análisis cinemático directo como inverso. Dado que la pose de la plataforma móvil del PKM 2R1T 3PPS puede determinarse fácilmente mediante las tres variables de articulación prismática activa y las tres variables de articulación prismática pasiva, estas seis variables de articulación se seleccionan como las cuasi-coordenadas para desarrollar sistemáticamente el modelo dinámico en forma cerrada con una formulación lagrangiana, en la que se consideran uniformemente la rigidez y la deformación de las tres articulaciones prismáticas pasivas basadas en flexión. A través de la eliminación de las tres variables de articulación prismática pasiva basándose en el principio del trabajo virtual y las relaciones entre las variables de articulación prismática activa y pasiva, se obtiene finalmente un modelo dinámico en forma cerrada para el PKM 2R1T 3PPS con una estructura rígido-flexible. La corrección del modelo dinámico en forma cerrada fue validada con el software comercial de simulación dinámica. Utilizando el modelo dinámico en forma cerrada, se investigaron los efectos de diferentes rigideces de flexión en las direcciones de conducción sobre la fuerza activa de articulación requerida, lo que indicó que se desea una baja rigidez de flexión en las direcciones de conducción.
Descripción
Este trabajo deriva un modelo dinámico en forma cerrada para un mecanismo cinemático paralelo (PKM) con dos grados de libertad rotacionales y uno translacional (2R1T) con una estructura híbrida rígido-flexible para aplicaciones de control de fuerza. Basado en la configuración cinemática de tres prismáticos-prismáticos-esféricos (3PPS) del PKM 2R1T y sus características de movimiento sin torsión, se propone un enfoque de formulación simbólica para establecer modelos cinemáticos en forma cerrada tanto para el análisis cinemático directo como inverso. Dado que la pose de la plataforma móvil del PKM 2R1T 3PPS puede determinarse fácilmente mediante las tres variables de articulación prismática activa y las tres variables de articulación prismática pasiva, estas seis variables de articulación se seleccionan como las cuasi-coordenadas para desarrollar sistemáticamente el modelo dinámico en forma cerrada con una formulación lagrangiana, en la que se consideran uniformemente la rigidez y la deformación de las tres articulaciones prismáticas pasivas basadas en flexión. A través de la eliminación de las tres variables de articulación prismática pasiva basándose en el principio del trabajo virtual y las relaciones entre las variables de articulación prismática activa y pasiva, se obtiene finalmente un modelo dinámico en forma cerrada para el PKM 2R1T 3PPS con una estructura rígido-flexible. La corrección del modelo dinámico en forma cerrada fue validada con el software comercial de simulación dinámica. Utilizando el modelo dinámico en forma cerrada, se investigaron los efectos de diferentes rigideces de flexión en las direcciones de conducción sobre la fuerza activa de articulación requerida, lo que indicó que se desea una baja rigidez de flexión en las direcciones de conducción.