Dynamically Feasible Trajectories of Fully-Constrained Cable-Suspended Parallel Robots

Mottola, Giovanni (2019) Dynamically Feasible Trajectories of Fully-Constrained Cable-Suspended Parallel Robots, [Dissertation thesis], Alma Mater Studiorum Università di Bologna. Dottorato di ricerca in Meccanica e scienze avanzate dell'ingegneria, 31 Ciclo.
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Abstract

I robot paralleli a cavi impiegano cavi, la cui lunghezza è controllata da argani, per muovere un elemento terminale o end-effector (EE). Oltre ai vantaggi degli altri robot paralleli, come basse inerzie in movimento e la possibilità di raggiungere velocità e accelerazioni elevate, possono anche fornire vantaggi specifici, come ampi spazi di lavoro e costi inferiori. Pertanto, negli ultimi 30 anni, questi robot sono stati oggetto di ricerche accademiche e stanno trovando applicazione anche in campo industriale. Il problema principale dell'azionamento mediante cavi è che è unilaterale, poiché i cavi possono essere tesi ma non compressi: quando diventano laschi, si rischia di perdere il controllo della posa dell'EE. Questo complica il controllo dei robot ed è uno dei temi più studiati nel settore. Gli studi compiuti sinora ricorrono prevalentemente a cavi addizionali o a elementi rigidi che spingono sull'EE per garantire che i cavi rimangano tesi, ma questo complica la progettazione dei robot. Un'alternativa è sfruttare le forze gravitazionali e inerziali che agiscono sull'EE per mantenere i cavi in tensione. Questa tesi dimostra che, in questo caso, lo spazio di lavoro del robot può essere notevolmente aumentato, applicando questo concetto a due architetture modello. Inoltre, vengono considerati i limiti imposti all'effettiva realizzabilità di un movimento, come le singolarità della catena cinematica e l'interferenza tra i cavi. Anche se un movimento è fattibile, non è garantito che si possa eseguire con precisione accettabile, a causa degli inevitabili errori di posizionamento degli attuatori e delle deformazioni elastiche della struttura. Si valutano quindi alcuni indici per misurare la sensibilità della posizione dell'elemento terminale agli errori di azionamento. Infine, è modellata la rigidezza di una delle due architetture proposte e sono presentati indici per misurare la cedevolezza globale del robot dovuta all'elasticità dei cavi.

Abstract
Tipologia del documento
Tesi di dottorato
Autore
Mottola, Giovanni
Supervisore
Dottorato di ricerca
Ciclo
31
Coordinatore
Settore disciplinare
Settore concorsuale
Parole chiave
Cable-driven parallel robots Cable-suspended robots Parallel robots Robot dynamics Stiffness of mechanisms Kinematic sensitivity
URN:NBN
Data di discussione
29 Marzo 2019
URI

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