ParallelLab obrácený svět

Tohle je statická kopie kapitoly pro vyhledávače. Interaktivní verze má animované obrázky, kontrolní otázky a tlačítka, která příklad načtou do kalkulačky.

Jakobián uzavřeného řetězce má dvě matice

U sériového ramene je vztah rychlostí jednoduchý: ẋ = J q̇. Jedna matice, jeden determinant, jeden druh singularity. U paralelního robotu to takhle napsat nejde.

Důvod je v tom, že vazby nejsou explicitní. Každá noha říká „vzdálenost mezi těmihle dvěma body je konstantní", a když se to zderivuje, vyjde vztah, ve kterém stojí rychlost plošiny i rychlost kloubu, každá vynásobená něčím jiným:

A ẋ = B q̇Gosselin a Angeles, 1990

Pro deltu je řádek matice A směr příslušné spodní nohy, a B je diagonální — každý prvek říká, jak účinně motor tlačí podél té nohy:

n_i · ṗ = (n_i · ∂loket_i/∂θ_i) · θ̇_ijedna noha, zderivovaná vazba

Teprve když je A invertovatelná, dá se napsat obvyklé J = A⁻¹B. A právě to „když" je celý obsah příští kapitoly.

Kontrola, která tenhle Jakobián prověří

Jakobián je poskládaný z geometrie vazeb, kdežto dopředná úloha je trilaterace. Dá se tedy porovnat s numerickou derivací dopředné úlohy — a v testech to sedí. Dvě nezávislé cesty k témuž číslu.

K čemu se používá

k čemujak
rychlosti motorů z rychlosti nástrojeq̇ = B⁻¹A ẋ — pro plánování dráhy
síly v nohách ze síly na nástrojiprincip virtuální práce, tedy transpozice
tuhost plošinyz tuhostí nohou a Jakobiánu
jak daleko je singularitapodmíněnost, nebo přímo oba determinanty

Vzorce v této kapitole

A, B — vztah rychlostí
A ẋ = B q̇ [—] Gosselin & Angeles 1990
A — řádky matice A
směr spodní nohy n_i [—] z derivované vazby
J — obvyklý Jakobián
J = A⁻¹B [—] existuje jen když det A ≠ 0