Redundantly actuated manipulators have only recently aroused significant scientific interest. Their advantages in terms of enlarged workspace, higher payload ratio and better manipulability with respect to non-redundantly actuated systems explain the appearance of numerous applications in various fields: high-precision machining, fault-tolerant manipulators, transport and outer-space applications, surgical operation assistance, etc.
The present Ph.D. research proposes a unified approach for modeling and actuation of redundantly actuated parallel manipulators. The approach takes advantage of the actuator redundancy principles and thus allows for following trajectories that contain parallel (force) singularities, and for eliminating the negative effect of the latter.
As a first step of the approach, parallel manipulator kinematic and dynamic models are generated and treated in such a way that they do not suffer from kinematic loop closure numeric problems. Using symbolic models based on the multibody formalism and a Newton-Euler recursive computation scheme, faster-than-real-time computer simulations can thus be achieved. Further, an original piecewise actuation strategy is applied to the manipulators in order to eliminate singularity effects during their motion. Depending on the manipulator and the trajectories to be followed, this strategy results in non-redundant or redundant actuation solutions that satisfy actuator performance limits and additional optimality criteria.
Finally, a validation of the theoretical results and the redundant actuation benefits is performed on the basis of well-known control algorithms applied on two parallel manipulators of different complexity. This is done both by means of computer simulations and experimental runs on a prototype designed at the Center for Research in Mechatronics of the UCL. The advantages of the actuator redundancy of parallel manipulators with respect to the elimination of singularity effects during motion and the actuator load optimization are thus confirmed (virtually and experimentally) and highlighted thanks to the proposed approach for modeling, simulation and control.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:BICfB/oai:ucl.ac.be:ETDUCL:BelnUcetd-11282007-123858 |
| Date | 04 December 2007 |
| Creators | Ganovski, Latchezar |
| Publisher | Universite catholique de Louvain |
| Source Sets | Bibliothèque interuniversitaire de la Communauté française de Belgique |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | text |
| Format | application/pdf |
| Source | http://edoc.bib.ucl.ac.be:81/ETD-db/collection/available/BelnUcetd-11282007-123858/ |
| Rights | unrestricted, J'accepte que le texte de la thèse (ci-après l'oeuvre), sous réserve des parties couvertes par la confidentialité, soit publié dans le recueil électronique des thèses UCL. A cette fin, je donne licence à l'UCL : - le droit de fixer et de reproduire l'oeuvre sur support électronique : logiciel ETD/db - le droit de communiquer l'oeuvre au public Cette licence, gratuite et non exclusive, est valable pour toute la durée de la propriété littéraire et artistique, y compris ses éventuelles prolongations, et pour le monde entier. Je conserve tous les autres droits pour la reproduction et la communication de la thèse, ainsi que le droit de l'utiliser dans de futurs travaux. Je certifie avoir obtenu, conformément à la législation sur le droit d'auteur et aux exigences du droit à l'image, toutes les autorisations nécessaires à la reproduction dans ma thèse d'images, de textes, et/ou de toute oeuvre protégés par le droit d'auteur, et avoir obtenu les autorisations nécessaires à leur communication à des tiers. Au cas où un tiers est titulaire d'un droit de propriété intellectuelle sur tout ou partie de ma thèse, je certifie avoir obtenu son autorisation écrite pour l'exercice des droits mentionnés ci-dessus. |
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