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

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.