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Progetto e Realizzazione di un Robot a Cinematica Parallela per Applicazioni Mediche Università degli Studi di Brescia Facoltà di Ingegneria Corso di Dottorato.

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1 Progetto e Realizzazione di un Robot a Cinematica Parallela per Applicazioni Mediche Università degli Studi di Brescia Facoltà di Ingegneria Corso di Dottorato in Meccanica Applicata XVII Ciclo Presentazione finale di Diego Tosi

2 Progetti METAFOREMETAFORE e RIME Specifiche di progetto Robot medici analisi dello stato dellarte * prototipo di robot per il fissaggio di viti peduncolari spazio di lavoro: 400x400x300 mm inclinazione punta: +\- 40° velocità accelerazione *Tesi di laurea di D. Martini Catalogazione Comparata di Robot per Applicazioni medicali, A.A. 2001/2002

3 Struttura cinematica ibrida parte parallela base moveable points modulare 4 assi lineari riconfigurabile 3 o 4 gradi di libertà ridondante parte seriale 3 gradi di libertà 2 rot. + 1 trasl. giunto prismatico giunti sferici

4 Riconfigurabilità

5 Riconfigurabilità asse rotaz. fisso 6 bielle su 3 motori 3 gdl solo traslazioni 3 g.d.l. 6 bielle su 4 motori 4 gdl 3 traslaz.+1 rotaz. 4 g.d.l. 7 bielle su 4 motori 3 gdl iperstatica 4° motore controllato in forza recupero dei giochi 3 g.d.l. rid.

6 STUDIO CINEMATICO: POSIZIONI Analisi struttura parallela 3 gdl: risolta in forma chiusa Geometria solida Algebra matriciale 4 gdl: risolta numericamente Equazione trascendente (8° grado) Soluzione approssimata Newton-Raphson su 2 equazioni Inversa posizioni motori posizione piattaforma Chiusura vettoriale 3 gdl e 4 gdl: risolta in forma chiusa Diretta posizioni motori posizione piattaforma

7 dS spostamento e rotaz. piattaforma dQ spostamento motori J matrice jacobiana MAPPATURA INDICI DI PRESTAZIONE Analisi struttura parallela F S forze e coppie sulla piattaforma K matrice di rigidezza indici di isotropia globali* indici di cedevolezza separati* * *I. Fassi, G Legnani., Tosi D., Kineto-Static Indexes for the Isotopic Design of Parallel Mechanisms, 33rd ISR October 7-11,2002

8 3 & 4 gdl 4 gdl CONFIGURAZIONI SINGOLARI Analisi struttura parallela SPAZIO DI LAVORO STUDIO DINAMICO 3 e 4 gdl corpi rigidi massa delle bielle scelta degli attuatori lineari modello dellattrito 3 gdl 600x600x250 oppure 500x500x400 inclinazione piattaforma max e min 4 gdl RECUPERO DEI GIOCHI X [m] Y [m] - - Z=0.75[m] F rid 2÷3F esterna applicata ~ 7° biella

9 Calibrazione struttura parallela modello parametrico M.C.P.C. 48 parametri di cui 36 interni sensori interni ed esterni inclinometri, ecoder sui giunti cardanici, 4° asse trascinato simulazione di calibrazione ELIMINAZIONE DEI PARAMETRI TRAMITE SVD* * *D. Tosi, G. Legnani, Calibration of a Parallel-Serial Hybrid Redundant Manipulator, Proc. of ISR 2003, Chicago, 2-5 June 2003 parametri geometrici posa della piattaforma valori singolari soglia SVD CALIBRAZIONE CON SENSORI A FILO* * *G. Legnani, D. Tosi, G. Gritti, Optimization of a low-cost wire sensor based calibration procedure for industrial robots, Proc. of ISR 2004, Paris 23-26/3/04

10 Progettazione Assi lineari Telaio Piattaforma Polso seriale Studi preliminari Progetto finale H. Giberti, P. Righettini, D. Tosi, G. Legnani, R. Adamini, Progerro di CHEOPE: un manipolatore ridondante ibrido palallelo-seriale, Proc. of AIMETA 2003, Ferrara 9-12 Sept. 2003

11 Progettazione ASSE LINEARE

12 Progettazione MAGNETI PERMANENTI (SECONDARIO)

13 Progettazione ASSE LINEARE PRIMARIO

14 Progettazione GUIDE LINEARI CARRELLI A RICIRCOLO DI SFERE

15 Progettazione ASSE LINEARE

16 Progettazione FRENO

17 Progettazione RIGA OTTICA a max : 50 m/s 2 a max : 50 m/s 2 V max : 2 m/s V max : 2 m/s Accuratezza : 5 m Accuratezza : 5 m

18 Progettazione ASSE LINEARE ASSORBITORI DINAMICI

19 Progettazione ASSE LINEARE CATENA PORTA CAVI ASSE LINEARE COMPLETO SOFFIETTO

20 ProgettazioneTELAIO PIASTRA DI RIFERIMENTO

21 LASERProgettazione MONTAGGIO ASSI LINEARI SENSORE

22 Progettazione MONTAGGIO POLSO ampie rotazioni gdl ridondanti movimenti coordinati

23 Impianto di potenza Impianto di potenza Controllore Controllore Convertitori motori polso Convertitori motori polso I/O PLC gestione emergenze I/O PLC gestione emergenze Convertitori motori lineari Convertitori motori lineari Interfaccia operatore Interfaccia operatoreRealizzazione IMPIANTO ELETTRICO

24 CHEOPE Scarica il filmato:


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