Kinematics and Workspace Analysis of 2P3R Robot

Pengpeng Deng; Chunyan Zhang; Zhaolou Gao; Shengwen Zhang; Chuanlin Hu

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2022.01.013

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Kinematics and Workspace Analysis of 2P3R Robot

Design· Calculation | 更新时间：2022-09-23

- Kinematics and Workspace Analysis of 2P3R Robot
- Journal of Mechanical Transmission Vol. 46, Issue 1, Pages: 98-103(2022)
- 作者机构：
  
  1.江苏科技大学机械工程学院，江苏镇江 212100
  2.镇江中船瓦锡兰螺旋桨有限公司，江苏镇江 212001
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2022.01.013
  CLC：
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邓鹏鹏,张春燕,高兆楼等.2P3R型机器人运动学及工作空间分析[J].机械传动,2022,46(01):98-103.

Deng Pengpeng,Zhang Chunyan,Gao Zhaolou,et al.Kinematics and Workspace Analysis of 2P3R Robot[J].Journal of Mechanical Transmission,2022,46(01):98-103.
邓鹏鹏,张春燕,高兆楼等.2P3R型机器人运动学及工作空间分析[J].机械传动,2022,46(01):98-103. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2022.01.013.

Deng Pengpeng,Zhang Chunyan,Gao Zhaolou,et al.Kinematics and Workspace Analysis of 2P3R Robot[J].Journal of Mechanical Transmission,2022,46(01):98-103. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2022.01.013.

摘要

针对目前企业中存在的人工打磨大型船用螺旋桨叶面效率低、质量不均匀以及工人劳动强度大等问题，提出了一种用于加工大型船用螺旋桨叶面的2P3R型5自由度工业机器人，建立了其完整模型。将末端执行器考虑在内，采用改进D-H法建立了机器人正运动学数学模型并求得其正运动学方程。基于蒙特卡罗法，在Matlab环境下，利用机器人工具箱对机器人工作空间进行求解，描绘出该机器人末端刀具可达工作空间点云图。通过曲面拟合与空间包容对比，结果表明，所设计的2P3R型5自由度工业机器人能够实现对直径4～10 m的大型船用螺旋桨单个桨叶上表面的全部覆盖，为后续对大型螺旋桨加工机器人的运动控制与路径规划等研究奠定了基础。

Abstract

In light of low efficiency，uneven quality and high labor intensity in manual grinding large marine propeller blades in enterprises，a 2P3R type 5-DOF industrial robot for processing large marine propeller blades is proposed and its complete model is established. Taking the end-effector into account，the forward kinematics mathematical model of the robot is established by using an improved D-H method and the forward kinematics equation is obtained. Based on the Monte Carlo method，in the Matlab environment，the robot workspace is solved by using the robot toolbox，and the point cloud of the reachable workspace of the end cutter of the robot is depicted. Through the comparison of surface fitting and spatial inclusion，the results show that the designed 2P3R type 5-DOF industrial robot can achieve full coverage of the upper surface of a single blade of a large marine propeller with a diameter of 4~10 m，which lays a foundation for subsequent research on motion control and path planning of large propeller processing robots.

关键词

2P3R型正运动学分析蒙特卡罗法工作空间曲面拟合空间包容

Keywords

2P3R typeForward kinematics analysisMonte Carlo methodWorkspaceSurface fittingSpace inclusion

references

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