병렬 조작기는 여러 컴퓨터 제어 직렬 체인을 사용하여 단일 플랫폼 또는 엔드 이펙터를 지원하는 기계 시스템입니다. 가장 유명한 병렬 로봇은 비행 시뮬레이터 및 기타 장비에 사용되는 이동식 베이스를 지지하는 6개의 선형 액추에이터로 구성됩니다.
병렬 로봇은 직렬 로봇보다 더 단단하고 빠르며 정확하다고 흔히 말합니다. 그러나 병렬 로봇 간에는 큰 차이가 있기 때문에 사실은 훨씬 더 복잡합니다.
마지막으로, 대부분의 다축 정밀 위치 결정 장치는 주로 헥사포드 및 삼각대와 같은 병렬 로봇을 기반으로 한다고 할 수 있습니다. 그러나 이러한 현상의 원인은 직렬 로봇의 오차 누적과는 거의 관련이 없으며(병렬 로봇의 오차는 평균임), 헥사포드 및 삼각대의 강성과 관련이 큽니다.
이러한 시스템을 병렬 로봇이라고도 합니다. 그들은 유사한 메커니즘을 사용하여 로봇'의 베이스 또는 하나 이상의 매니퓰레이터를 움직이는 관절 로봇입니다. 그들의"병렬" 직렬 조작기와 비교하여 차이점은 이 링크(또는&'암& ')의 엔드 이펙터(또는&'손& ')가 일부를 통해 연결된다는 것입니다. (보통 3개 또는 6개) 받침대에 있는 독립적인 병렬 메커니즘.
여기서 사용된 것은 기하학적 의미의 "평행"이 아니라 위상학적 의미의 "평행"입니다. 이러한 링크는 상호 작용하지만 이것이 평행선임을 의미하지는 않습니다.
디자인 특징
직렬 조작기에 비해 병렬 조작기의 각 체인은 일반적으로 구조가 더 짧고 단순하므로 불필요한 움직임에 저항할 수 있습니다. 한 체인의 위치 오차와 다른 체인의 위치 오차는 누적이 아닌 평균입니다. 직렬 로봇의 경우 각 액추에이터는 고유한 자유도 내에서 움직여야 합니다. 그러나 병렬 로봇에서 관절의 축외 유연성은 다른 체인의 영향도 받습니다. 구성 요소 수가 증가함에 따라 강성이 점차 감소하는 직렬 체인과 달리 전체 병렬 로봇을 구성 요소에 대해 강성으로 만드는 것은 이 폐쇄 루프 강성입니다.
이 상호 보강은 또한 간단한 구조를 허용합니다. Stewart 플랫폼 헥사포드 체인은 모든 축 방향에서 볼 조인트 사이의 프리즘 조인트의 선형 액추에이터를 사용합니다. 볼 조인트는 수동적입니다. 액추에이터나 브레이크 없이 단순히 자유롭게 움직입니다. 그들의 위치는 다른 체인에 의해 완전히 제한됩니다. Delta 로봇에는 가볍고 단단한 평행사변형 팔을 움직일 수 있는 회전식 액추에이터가 베이스에 장착되어 있습니다. 액추에이터는 3개의 암 상단 사이에 설치됩니다. 마찬가지로 간단한 볼 조인트에도 설치할 수 있습니다. 평행 로봇의 정적 표현은 일반적으로 관절식 트러스와 유사합니다. 커넥팅 로드와 해당 액추에이터는 굽힘이나 토크 없이 인장 또는 압축만 느끼므로 샤프트의 외력에 대한 유연성의 영향이 다시 감소합니다.
병렬 매니퓰레이터의 또 다른 장점은 중부하 작업용 액추에이터가 단일 기본 플랫폼에 설치되는 경우가 많고 팔의 움직임이 기둥과 조인트를 통해서만 수행된다는 것입니다. 암을 따라 질량이 감소하면 암 구조가 가벼워져 액추에이터가 가벼워지고 움직임이 빨라집니다. 이 질량 집중은 또한 로봇의 전체 관성 모멘트를 감소시키며, 이는 모바일 또는 보행 로봇에 이점이 될 수 있습니다.
이러한 모든 특성으로 인해 매니퓰레이터는 광범위한 동작 기능을 갖게 됩니다. 동작 속도는 순수한 힘보다 강성에 의해 제한되는 경우가 많기 때문에 직렬 조작기에 비해 빠르게 이동할 수 있습니다.
직렬 조작기와 비교할 때 대부분의 로봇 응용 프로그램에는 강성이 필요합니다. 직렬 로봇은 한 축에서 이동을 허용하지만 축 외부로 이동하기에는 강성이 높은 고품질 회전 조인트를 사용하여 이를 달성할 수 있습니다. 조인트에 의해 허용되는 모든 움직임은 액추에이터의 의도적인 제어 하에 수행되어야 합니다. 움직임에는 여러 축이 필요하므로 이러한 관절이 많이 필요합니다. 한 관절의 불필요한 유연성이나 느슨함은 팔에 유사한 느슨함을 유발할 수 있습니다. 한 관절이 다른 관절로 이동하는 것을 지원할 기회가 없습니다. 피할 수 없는 히스테리시스와 축에서 벗어난 유연성은 팔의 운동학적 사슬을 따라 계속 누적됩니다. 정밀 암은 이러한 조인트의 정확성, 복잡성 및 비용 간의 절충안입니다.
직렬 로봇과 비교할 때 병렬 로봇의 주요 단점 중 하나는 다리가 충돌할 수 있고 각 다리(육각형 로봇의 경우)에는 5개의 수동 관절이 있고 각 관절에는 자체 기계적 한계가 있기 때문에 작업 공간이 제한된다는 것입니다. 병렬 로봇의 또 다른 단점은 단일 위치에서 강성을 완전히 잃는다는 것입니다(로봇은 제어할 수 없는 유한 또는 무한 자유도를 얻음, 흔들리거나 움직일 수 있음). 이것은 조인트 공간에서 유클리드 공간으로의 매핑인 야코비 행렬이 특이하게 됨을 의미합니다(6에서 순위가 감소함).
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