Kinematic and dynamic analysis of spatial 6-DOF parallel structure manipulator

Abstract

oz Bu tez yeni bir tip uzaysal alti serbestlik dereceli paralel manipülatörün kinematik ve dinamik analizini kapsamaktadir. Paralel manipülatörlerin yapısal sentezi için gerekli temel de verilmiştir. Bahsedilen manipülatör, iyi bilmen Stewart Platform'u ve türevlerinden daha yüksek bir çalışma alanına kapsaması için tasarlanmıştır. Manipülatörün en Önemli özelliği, üç döner ve üç lineer tahrik ünitesinden oluşan hibrid tahrik sistemidir. Sunulan kinematik analiz, düz ve evrik konum analizinden oluşmaktadır. Kullanılan ana gereçler Vida Teorisi ve geometrik kısıtlardır. Evrik konum analizi için analitik bir çözüme ulaşılmış olunmakla beraber, düz konum analizi için nümerik yöntemlere başvurulmuştur. Kinematik analiz sonuçlarından yararlanılarak, kaba bir çalışma alanı analizi de yapılmıştır. Dinamik analiz kısmında ise, evrik dinamik problemi Lagrange-Euler yaklaşımıyla çözülmüştür. Çalışmalarda, programlama dilleri ve paket programlar yoğun olarak kullanılmıştır. Yapısal sentez ve evrik konum analizlerinde yardımcı olması amacıyla CASSoM ve İMIDAS adlı iki program da geliştirilmiştir. Çalışmanın bilimsel literatüre en önemli katkısı, sunulan yeni tip paralel manipülatördür ki ileride diğer özelliklerinin de ayrıntılı olarak çalışılması gereklidir. 111

ABSTRACT This thesis covers a study on kinematic and dynamic analysis of a new type of spatial six degree of freedom parallel manipulator. The background for structural synthesis of parallel manipulators is also given. The structure of the said manipulator is especially designed to cover a larger workspace then well-known Stewart Platform and its derivates. The main point of interest for this manipulator is its hybrid actuating system, consisting of three revolute and three linear actuators. Kinematic analysis comprises forward and inverse displacement analysis. Screw Theory and geometric constraint considerations were the main tools used. While it was possible to derive a closed-form solution for the inverse displacement analysis, a numerical approach was used to solve the problem of forward displacement analysis. Based on the results of the kinematic analysis, a rough workspace study of the manipulator is also accomplished. On the dynamics part, attention has been given on inverse dynamics problem using Lagrange-Euler approach. Both high and lower level software were heavily utilized. Also computer software called 'CASSoM' and 'iMTDAS' are developed to be used for structural synthesis and inverse displacement analysis. The major contribution of the study to the scientific community is the proposal of a new type of parallel manipulator, which has to be studied extensively regarding its other interesting properties. 11