Thanh bên bài viết
THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN DỰA TRÊN ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC VÀ LYAPUNOV CHO ROBOT SONG SONG DẪN ĐỘNG BẰNG CÁP TRONG ỨNG DỤNG IN 3D XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH
Nội dung chính của bài viết
Tóm tắt
Công nghệ sản xuất phun đắp (AM), công nghệ in 3D, hiện nay là một ngành có tiềm năng phát triển mạnh mẽ. Tuy nhiên, lĩnh vực sản xuất 3D quy mô lớn vẫn còn tương đối mới mẻ đối với giới nghiên cứu. Trong bài báo này, chúng tôi giới thiệu một mô hình cơ cấu quy mô lớn mới cho công nghệ AM, bao gồm một nền tảng đầu in di động được dẫn động bằng robot cáp song song. Các nội dung về động học, độ cứng, động lực học và thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống được đề xuất đã được trình bày như giai đoạn đầu tiên của dự án nghiên cứu. Vấn đề then chốt trong việc duy trì lực căng của cáp cũng được xem xét kỹ lưỡng trong cả tĩnh và động. Chiến lược điều khiển của hệ thống được đề xuất và tính ổn định của nó được phân tích bằng phương pháp Lyapunov bậc hai. Kết quả chứng minh rằng hệ thống vòng kín sử dụng thuật toán điều khiển được đề xuất là ổn định. Cuối cùng, hiệu suất của thuật toán điều khiển được kiểm chứng thông qua mô phỏng.
Abstract
The additive manufacturing (AM) is currently a potential industry. However, the large-scale AM is still relatively new field for researchers. In this article, we introduce a new model of large mechanism for AM, which consists of a mobile extruder platform driven by a translational cable parallel robot. The kinematics, stiffness, dynamics, and controller design for proposed system as a first stage of the research project are shown. The critical point of keeping the cables in tension was also well addressed both in statics and dynamics. The control strategy of the system was proposed, then the stability was analyzed through Lyapunov second method. It had proven that the closed–loop system with the proposed control algorithm is stable. Finally, the performance of the proposed algorithm was examined through simulation.
Keywords: Kinematics, Dynamics, Lyapunov controller, 3D printing, cable-driven parallel robot (CDPR).
Từ khóa
Động học, Động lực học, Bộ điều khiển Lyapunov, In 3D, Robot song song dẫn động bằng cáp (CDPR).
Chi tiết bài viết
Tài liệu tham khảo
[2] Jean-Baptiste Izard, Alexandre Dubor, Pierre-Elie Hervé, Edouard Cabay, David Culla, Mariola Rodriguez, Mikel Barrado, On the Improvements of a Cable-Driven Parallel Robot for Achieving Additive Manufacturing for Construction, Proceedings of the Third International Conference on Cable-Driven Parallel Robots, Quebec, Canada, pp. 353-363, 2017.
[3] Sen Qian, Bin Zi, Wei Wei Shang and Qing Song Xu, A Review on Cable-driven Parallel Robots, Chinese Journal of Mechanical Engineering, August 2018.
[4] Xiaoqiang Tang, An Overview of the Development for Cable-Driven Parallel Manipulator, Advances in Mechanical Engineering, Volume 2014, January 2014. doi:10.1155/2014/823028.
[5] B. Zi, S. Qian, Design, analysis and control of cable-suspended parallel robots and its applications, Singapore: Springer Singapore, 2017.
[6] P Dion-Gauvin, C Gosselin, Trajectory planning for the static to dynamic transition of point-mass cable-suspended parallel mechanisms, Mechanism and Machine Theory, 2017, 113: 158-178.
[7] Ilija Vukorep, Autonomous Big-Scale Additive Manufacturing Using Cable-Driven Robots, 34th International Symposium on Automation and Robotics in Construction, Taipei, Taiwan, pp. 254-259, 2017.
[8] J. S. Albus, R. V Bostelman, and N. G. Dagalakis, The NIST robocrane, Joural of Robotic Systems, Vol. 10, No. 5, pp. 709-724, 1993.
[9] A James, B Roger, D Nicholas, The NIST robocrane, Journal of Robotic Systems, volume 10, pp. 709-724, 1993.
[10] Jean-Baptiste Izard, Alexandre Dubor, Pierre-Elie Hervé, Edouard Cabay, David Cull, Mariola Rodriguez, Mikel Barrado, Large-scale 3D printing with cable-driven parallel robots, Construction Robotics, Volume 1, Issue 1-4, pp. 69–76, 2017.
[11] Bosscher P, Williams R, Bryson L, Castro-Lacouture D, Cable suspended robotic contour crafting system, Automation in Construction, volume 17, no. 1, pp. 45~55, 2007.
[12] B. Khoshnevis, Automated construction by contour crafting—related robotics and information technologies, Automation in Construction, vol. 13, no. 1, pp. 5-19, 2004.
[13] S R Oh, S K Agrawal, Cable suspended planar robots with redundant cables: controllers with positive tensions, IEEE Transactions on Robotics, volume 3, pp. 457-465, 2005.