I nte rna t io na l J o urna l o f   Ro bo t ics a nd   Aut o m a t io n   ( I J RA )   Vo l.   6 ,   No .   2 ,   J u n e   201 7 ,   p p .   1 1 2 ~1 2 0   I SS N:  2089 - 4 8 5 6 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j r a. v 6 i2 . p p 1 1 2 - 120          112       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I J RA   Delta Para llel  Ro bo t  Ba sed o n Cra nk - Slide r Mecha nis m       Z h e  Q in,  Xia o - Chu   L iu,  Z h u a n  Z ha o   S c h o o l  o f   M e c h a n ica l  a n d   El e c tri c   En g in e e rin g ,  G u a n g z h o u   U n iv e rsity ,   Ch in a         Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Feb   6 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   A p r   2 0 ,   2 0 1 7   A cc ep t ed   Ma y   5 ,   2 0 1 7       A  th re e - d e g re e - of - f re e d o m   D e lt a   p a ra ll e l  m a n ip u lat o r  d riv e n   b y   a   c ra n k - slid e r  m e c h a n ism   is  p ro p o se d .   I n   Ca rtes ian   sp a c e ,   a   g a t e - sh a p e d   c u rv e   is   tak e n   a s  th e   p a th   o f   th e   p ick - a n d - p lac e   o p e ra ti o n ,   c o m b in in g   w it h   th e   in v e rse   k in e m a ti c s  th e o r y   o f   th e   De lt a   ro b o t,   a n d   a   m a th e m a ti c a l  m o d e l  o f   ro b o t  sta ti a   f o rc e   tran s m issio n   is  e sta b li sh e d .   T h e   f o rc e   a n d   th e   o u t p u t  to r q u e   o f   th e   ro b o t - d riv e n   jo i n t  a re   tak e n   a s  th e   m a in   p e rf o rm a n c e   in d e x e s,  a n d   th e   v a lu e   o f   th e   c ra n k - slid e r  m e c h a n ism   a p p li e d   to   De l ta  ro b o t  is  f u rt h e r  m e a su re d .   T h e   si m u latio n   re su l ts  sh o w   th a t  th e   d e lt a   r o b o t  d riv e n   b y   th e   c ra n k   slid e r  m e c h a n is m   c a n   re d u c e   th e   f o rc e   a n d   o u t p u t  to rq u e   o f   th e   d riv in g   j o in t  d u ri n g   th e   p ick in g   a n d   d isc h a rg in g   o p e ra ti o n ,   a n d   h a s  g o o d   p ra c ti c a l  a p p li c a ti o n   v a lu e .   K ey w o r d :   C r an k - s lid er   m ec h a n is m   Delta  p ar allel  r o b o t   F o r ce   tr an s m is s io n   P ick - a n d - p lace   o p er atio n   Co p y rig h t  ©   2 0 1 7   In stit u te o f  A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e .    Al l  rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Z h e  Qin ,   Sch o o l o f   Me ch a n ical  a n d   E l ec tr ic  E n g i n ee r i n g ,   Gu a n g z h o u   U n i v er s it y ,   No . 2 3 0   W aih u an x i  R o ad ,   Un i v er s it y   T o w n ,   P an y u   Di s tr ict,   Gu a n g z h o u ,   G u an g d o n g   P r o v ice,   C h i n a .   E m ail:  tr y o u r b estt o @ 1 6 3 . co m       1.   I NT RO D UCT I O N     T h e  Delta  m ec h a n i s m   w it h   t h r ee - d eg r ee - of - f r ee d o m   h a s   b ee n   p r o p o s ed   b y   Dr .   C L AVE L   s in ce   1 9 8 5 [ 1 ] .   I t  is   w id el y   u s ed   i n   elec tr o n ics,  f o o d ,   m ed ici n e  an d   o th er   f ield s   w ith   t h e  ad v an ta g es  o f   h ig h   b ea r in g   ca p ac it y ,   h i g h   p o s itio n in g   ac cu r ac y ,   s i m p le  s tr u ct u r e,   ea s y   to   ac h ie v e  h ig h - s p ee d   m o v e m en t,  etc[ 2 - 4 ] .   A t   p r esen t,  th e  Del ta  s er ies o f   r o b o ts   in s tit u tio n s   d ev elo p ed   b y   P ier r o t te am   i n cl u d e  H4   I 4 ,   Hel i4   an d   P ar 4   an d   s o   o n [ 5 - 7 ]   in   w h ic h   in d u s tr ial  a cc eler atio n   r ea ch es  1 2 g   an d   ex p er i m e n tal  ac ce ler atio n   r ea ch es  2 0 g   o f   P ar 4 .   A d ep t  co m p a n y   d ev elo p ed   a   f o u r   d eg r ee   o f   f r ee d o m   h i g h - s p ee d   SC AR A   p ar allel   r o b o t  b ased   o n   th e   p r o to ty p e[ 8 ]   o f   P a r 4   r o b o t.  A n d   th e  r o b o t  claim s   to   b e  th e   f astes t  in   th e  w o r ld .   Hu an g   T ian [ 9 ]   s im p li f ied   Delta  m ec h an is m   as P lan ar   m ec h an i s m   Dia m o n d   an d   i n v e n t ed   T J U - Delta  m a n ip u lato r .   No w ad a y s ,   t h e  s t i m u latio n   f r o m   t h e  h u g e  d e m an d   o f   Delta  s er ies  r o b o t  in   in d u s tr y ,   it  i s   p a r ticu lar l y   i m p o r tan t  to   i m p r o v e   th e   p r ec is io n ,   s tab ilit y   a n d   r ig id it y   o f   Del ta  r o b o t' s   h i g h - s p ee d   , h ig h - f r eq u en c y   a n d   p ick - a n d - p lace   o p er atio n .   T o   f u r t h er   i m p r o v e  th e  ac c u r ac y ,   s tab ilit y   a n d   s ti f f n ess   o f   t h e   h ig h - s p ee d ,   h i g h - f r eq u en c y   a n d   p ick - a n d - p lace   o p er atio n ,   th e  p r esen t  w a y s   c o v er   t w o   asp ec ts :  r ed u ci n g   th e  in er tia  o f   m o v in g   p ar ts   b y   li g h t w eig h t  d esi g n ,   im p r o v in g   t h e  d y n a m ic  p er f o r m an ce   i n d ex   b y   s ca le  i n te g r at ed [ 9 ] ;  r ed u cin g   t h e   d ev iatio n   b et w ee n   t h e  ac tu al  p o s e  an d   th e  p o s e  o f   th e  co m m an d   u s i n g   h ig h   s p ee d   an d   h i g h   p r ec is io n   co n tr o l  s y s te m [ 1 0 ] ;  m ak in g   a   g o o d   p ath   p la n n in g   o f   p ic k - an d - p lace   o p er atio n   o f   e n d   e f f ec to r   to   s h o r ten   t h e  c y cle  a n d   r ed u ce   th e  s tr u ctu r al  v ib r atio n [ 1 1 - 1 3 ] .   T h e  r esear ch   r esu lts [ 1 4 - 1 5 ] an d   r elate d   ad v an tag e s   o f   r o tar y   d r iv e  Delta  r o b o ts   an d   lin ea r   d r iv e  Delta   r o b o ts   w er e  ab s o r b ed . T h er ef o r e,   it  p u t  f o r w ar d   Delta  p ar all el  r o b o t  d r i v en   b y   cr an k - s l id er   m ec h a n is m   w i th   th r ee - d e g r ee   f r ee d o m   as  s h o w  in   Fi g u r e   1   to   r ed u ce   th e  f o r ce   an d   o u tp u t  to r q u e  o f   th e  e x ter n al  r o tatio n   p air   o f   Delta  r o b o t,  th en   i m p r o v e  th e  m o v e m en t  ac c u r ac y ,   s tab i lit y   a n d   s tiff n es s   an d   th e  r ese ar ch   f o cu s   o n   th e   m o s t i m p o r tan t o p er atio n   m o d e  p ick - a n d - p lace   o p er atio n   [ 1 3 ] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ RA   I SS N:  2089 - 4856       Delta   P a r a llel R o b o t B a s ed   o n   C r a n k - S lid er Mec h a n is m  ( Z h e  Qin )   113   B y   p la n n in g   t h e  m o v e m e n t  tr aj ec to r y   o f   t h e  r o b o t  p ick - a n d - p lace   o p er atio n ,   th e  i n p u t   o f   th e  d r iv i n g   j o in t  is   s o lv ed   b y   u s i n g   t h e  i n v er s e  k i n e m atics   t h eo r y   o f   De lta  p ar allel  m ec h a n i s m . Fi n all y ,   th e  s tati c   tr an s f er   m o d el  o f   r o b o t  p ick - an d   - p lace   o p er atio n   is   co n s tr u cted   to   an al y ze   th e  f o r ce   tr an s f er   p er f o r m a n ce   o f   t h e   m ec h a n i s m ,   a n d   u n d er   th e  v ir t u al  p r o to ty p e  s o f t w ar e  th e  m o d el  is   d esig n ed   to   p r o v e  its   p r a ctica l v al u e.           Fig u r e   1.   Sk etc h   d iag r a m   o f   D el ta  m ec h an i s m       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   2 . 1     P a t h pla nn ing   o f   pick - a nd - pla ce   o pera t io n   T h e  p ick - a n d - p lace   o p er atio n   co n s is ts   o f   t h r ee   p ar ts ,   in cl u d i n g   v er tica l - h o r izo n tal - v er tical,   as  s h o w n   in   Fi g u r e   2 .   T h e  r o b o t’ s   en d in g   p ar t  m o v e s   f r o m   p o i n t  A   at  th e  ti m e  o f   t  =  0 ,   co m p letes  t h e  en t ir e  p ick - a n d - p lace   o p er atio n   at  p o in t  D,   a n d   d iv id es  t h e  w h o le  m o tio n   p r o ce s s   f r o m   A  to   D  i n to   N   p ar ts   ac co r d in g   to   ti m e   s h o w n   i n   eq u atio n   ( 1 )   Seq u e n ce ,   [ 1 3 ] w h ich   is   a n al y zin g   t h e  p o s itio n   co o r d in ates,  v e lo cit y   a n d   ac ce ler atio n   in f o r m at io n   ab o u t t h e  r o b o t’ s   en d in g   p ar t r elativ e  to   th e  ti m e  v ar iab le  t.                   (                       )                   ( 1 )           Fig u r e   2 .  P ick   an d   p lace   o p er a tio n   tr ac k       T h e  r o b o t  m o v es  alo n g   th e  v e r tical  ax i s   f r o m   p o in t  A   to   p o in t  B   w h e n            (     )     ,   d u r in g   t h is   p r o ce s s ,   th e  p o s itio n   co o r d in ates,  v elo cit y   a n d   ac ce ler atio n   a b o u t        ar e  as f o llo w s   ( 2 )     {        (                (     )     )          (              (     ) )          (               (     ) )                                                                                                   ( 2 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   IJ RA    Vo l.  6 ,   No .   2 ,     J u n e   201 7   :   1 1 2   –   12 0   114   W h en                  (     )         ,   t h e  r o b o t’ s   en d in g   p ar t  m o v e s   f r o m   p o in t  B   to   p o in t  C   in   th e   h o r izo n tal  d ir ec tio n .   A t  th is   t i m e,   th e  m o tio n   p at h   h ei g h t  z  r em ai n s   u n ch a n g ed ,   th e  p o s itio n   co o r d in ates,   v elo cit y   a n d   ac ce ler atio n   ab o u t        ar e  as f o llo w s   ( 3 )     {        (        (     )     )          (          (     )   )          (           (     )   )                                                                                                                               ( 3 )     Fin all y ,   th e  r o b o t’ s   en d i n g   p ar t  m o v es  f r o m   p o in t  C   d o w n   to   p o in t  D  alo n g   th e  v er tic a l  ax is   to   co m p lete  t h e  en t ir e  p ick - u p   p r o ce s s   w h en            (     )     .   A t  th is   ti m e,   th e  p o s itio n   co o r d in ates,  v elo c it y   an d   ac ce ler aio n   ab o u t        ar e  as f o llo w s   ( 4 )     {        (                  (     )     )          (              (     ) )          (               (     ) )                                                                                             ( 4 )     T h r o u g h   t h e  ab o v e  eq u atio n s   ( 2 )   ~  ( 4 ) ,   y o u   ca n   en s u r e  th e  p o s itio n   co o r d in ates    ,   s p ee d     ,  ac ce ler atio n       th at  ar e  r elativ e  t o   th e  ch an g in g   o f   t  ab o u t  th e  r o b o t’ s   en d in g   p ar t  m o v e m e n t  in   th e  en tire   p ick - u p   c y cle.       2 . 2     I np ut  s o lutio n o f   driv ing   j o ints o f   Delt a   m ec ha n is m s   Af ter   s o lv i n g   th e  m o t io n   p o s it io n   o f   co o r d in ate      ab o u t  th e  r o b o t’ s   en d in g   p ar t  in   th e  b ase,   th e  in p u t   o f   th e   d r iv i n g   j o in t  ca n   b e  s o l v ed   b y   u s i n g   t h e  Delta   p ar allel  m ec h a n is m   i n v er s e  t h eo r y [ 1 6 ] . Fro m   Fi g u r e   1 ,   th e  v ec to r s   p o s itio n         an d         in   th e  co o r d in ate  s y s te m               ar e  s h o w n   b elo w   ( 5 - 6 ) .     [                ]     [     √       √                           ]                                                                                                                       ( 5 )            [          (                )          (                )              ]                                                                                                                         ( 6 )           (        )                         .     I t is also   k n o w n   t h at  t h e  v ec to r   p o s itio n         in   th e  co o r d in ate  s y s te m                       is   as  f o llo w s   ( 7 )     [                         ]     [     √       √                           ]                                                                                                           ( 7 )     As  ca n   b e  s ee n   f r o m   t h e  ab o v e,   th e  v ec to r         ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗     ca n   b e  ex p r ess ed   as  an   eq u atio n   ( 8 )   in   th e            co o r d in ate  s y s te m.     [                ]   [                (     )            (     )                      (     )     ]                                                                     ( 8 )     Ass u m in g   t h at            ,      ,        =   x , y , z   ;  th e n   t h e  v ec to r           ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗     ca n   b e  ex p r es s ed   as  th e  f o llo w i n g   eq u atio n   ( 9 ) .             ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗                                                                                                                                                          ( 9 )     T h er ef o r e,   ac co r d in g   to   |         ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗ ⃗   |     ,   w e  c an   d ed u ce   th e  f o llo w in g   eq u at io n   ( 1 0 - 12)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ RA   I SS N:  2089 - 4856       Delta   P a r a llel R o b o t B a s ed   o n   C r a n k - S lid er Mec h a n is m  ( Z h e  Qin )   115         (                        )     (                )                               ( 1 0 )     (     √         √                  √       )     (                                    )     (               )           ( 1 1 )     (     √         √                  √       )     (                                    )     (               )           ( 1 2 )     Ass u m in g   t h at             (       )                   , ( 1 0 - 1 2 )   c an   b e  s i m p li f ied   as  a  q u ad r atic  eq u atio n   as     f o llo w s   ( 1 3 ) :                                                                  ( 13)     B y   t h e  r o o t o f   th e  f o r m u la  ca n   b e  s o lv ed                         √                               T h e      ,     ,       ar e  all  k n o w n   q u an t i ties .   T h er ef o r e,   to   ac h iev e  th e  p lan n ed   p ick   a n d   p lace   o p er ati o n   tr aj ec to r y ,   th e  co r r esp o n d in g   j o in t d r iv e  in p u t c o n tr o l a n g le  s h o u ld   b e  as th e  f o r m u la  ( 1 4 ) .                                                                                      ( 1 4 )     2 . 3     Sta t ic  t ra ns m i s s io n  m a t he m a t ica l  m o de l o f   t he  Delt a   m ec ha nis m   2 . 3 1   T he  esta bli s h m ent   o f   f o rc e  t ra ns f er   m o del   Af ter   e n s u r in g   th e   j o in t  d r iv e  in p u t   an g le  h as   b ee n   co n tr o lle d ,   th is   e s s a y   w i ll  u s e   th e   Delt a  p ar allel  r o b o t  d r iv en   b y   t h e  cr an k - s l id er   to   an al y ze   th e  f o r ce   tr an s m i s s io n   p er f o r m an ce   o f   th e  m ec h a n i s m [ 1 7 ] .   Ass u m in g   t h at  t h e  lo ad   o f   t h e  m o v i n g   p latf o r m   i n   t h e  Delta  p ar a llel  r o b o t  p ick - u p   o p er atio n   is   G,   th e  f o r ce   o f   th e  t h r ee   b r an ch e s   o n   th e  m o v in g   p latf o r m   is   s h o w n   i n   Fig u r e   3.   A cc o r d in g   to   th e  d y n a m i c  p latf o r m   v er tical   an d   h o r izo n tal  f o r ce   b alan ce ,   w e  ca n   g et  t h e  f o llo w in g   f o r m u la   ( 1 5 ) .     { ∑                          ∑                                   ∑                                                                                                                                                 ( 1 5 )           is   th e  a n g le  b et w ee n   t h e  co n n ec tio n   o f   th e  m o v in g   p lat f o r m   an d   t h e  m o v i n g   p lat f o r m   p l an e,   an d         is   th e   an g le  b et w ee n   t h e  p lan e  o f   t h e   m o v i n g   p lat f o r m   a n d   th e        ax is .           Fig u r e   3 .   Fo r ce   d iag r am   o f   De lta  p latf o r m       A cc o r d in g   to   th e  f o r ce   an d   th e  r ea ctio n   f o r ce   is   eq u al,   th en               ( 1 6 ) ,   th e  f o r ce   d ec o m p o s itio n   o f         is   s h o w n   i n   Fi g u r e   4 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   IJ RA    Vo l.  6 ,   No .   2 ,     J u n e   201 7   :   1 1 2   –   12 0   116     {                                                                                                           ( 1 6 )     Ass u m in g   t h at  th e  p la n e  o f   t h e  cr an k - s lid er   m ec h a n is m   i s       ,   it  is   ea s y   to   o b tain   t h e  eq u at io n   ( 1 7 )   af ter   th e  o r th o g o n a l d ec o m p o s itio n   is   d o n e  o n   th e      p lan e.     {                         (           )           (           )                                                                                ( 1 7 )     A cc o r d in g   to   co r r esp o n d in g   g eo m e tr ic  r elatio n s h ip ,   it  ca n   b e  d er iv ed   as th e  f o llo w i n g   f o r m u la  ( 1 8 ) .                                                                                                                     ( 1 8 )     A t t h i s   ti m e,   th e  d r i v i n g   ar m   A B   is   s u b j ec ted   to   th e   f o r ce         p er p en d icu lar   to   th e      p lan e   ( 1 9 ) .                                                                                                                          ( 1 9 )           Fig u r e   4 .   Fo r ce   d iag r am   o f   De lta  p latf o r m       2 . 3 2   T he  ef f ec t   o f   t he  cr a nk - s lid er   o n t he  driv e  j o int   Af ter   o r th o g o n al   f o r ce   d ec o m p o s itio n   o f   t h e  Delta   p ar allel  m ec h a n i s m ,   w h ich   is   n o t   d r iv en   b y   t h e   cr an k - s l id er   m ec h a n i s m ,   it  i s   e as y   to   o b tain   t h e  f o llo w i n g   f o r m u la   ( 2 0 ) .                                                                                             ( 2 0 )     T h e  d r iv in g   ar m   A B   i s   s u b j ec ted   to   th e  f o r ce           p er p en d icu lar   to   th e      p lan e  a n d   th e  f ir ce          '   o n   a      p lan e   ( 2 1 ) .     {                                                                                                                                        ( 2 1 )     On   t h e  i m p ac t o f   t h e  f o r ce   o n   th e  d r iv e  j o in ts   ( 2 2 )                                                                                                                                  ( 2 2 )     T h er ef o r e,   th e  eq u atio n s   ( 2 3 )   ca n   b e  s o lv ed   b y   co m b i n in g   t h e  ab o v e  eq u atio n s   ( 1 6 )   to   ( 1 8 )   an d   ( 2 0 ) .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ RA   I SS N:  2089 - 4856       Delta   P a r a llel R o b o t B a s ed   o n   C r a n k - S lid er Mec h a n is m  ( Z h e  Qin )   117                                                                     (                 )                                                       ( 2 3 )     |     | , |     |   (   ,       )     .     W h en            ,   th e  cr an k - d r iv e n   Del ta   p ar allel  m ec h an is m   in   t h e  p i ck - a n d - p lace   o p er atio n   m a k e  th e  j o in t  b ea r   th e  s m aller   f o r ce .   On   th e  i m p ac t o f   t h e  o u tp u t c o u p lin g   to r q u e  o f   th e  j o in t   ( 2 4 )                   √ (       )     (        )                                                                           ( 2 4 )     T h r o u g h   t h e   f o r m u las  ( 2 0 )   an d   ( 2 2 )   w e  ca n   d r a w   t h e  co n cl u s io n :             (        √ (        )     (        )   )     , T h e  cr an k - d r iv e n   Delta  p ar all el  m ec h a n i s m   r eq u ir es  a  s m al ler   f o r ce   o u tp u t  b y   t h e  d r iv in g   j o in t  in   t h e  p ick - an d - p lace   o p er atio n .         3.   RE SU L T S  A ND  AN AL Y SI S   T h e  Delta  r o b o t  p r o to ty p e  m o d el  w as   estab li s h ed   b y   t h e  v ir tu a l  p r o to t y p e  s o f t w ar e,   as   s h o w   i n   Fig u r e   5 .   T h e  co r r esp o n d in g   p ar a m eter s   o f   Delta  p ar allel  m e ch an i s m   w as  s h o w n   i n   T ab le  1 ,   an d   th e  ex a m p le  an al y s is   o f   th e  p ic k   a n d   p lace   o p er atio n   o f   t h e  m o v e m en t  s i m u latio n   tr aj ec to r y   w a s   s h o w n   i n   F ig u r e   2 ,   th e   co r r esp o n d in g   d r iv e  j o in t c o n t r o l  T h e  an g le                          is   s h o w n   i n   Fi g u r e   6.           Fig u r e   5 .   Vir tu al  p r o to ty p i n g   m o d el  o f   Delta  r o b o t     Fig u r e   6 .   Op en in g   an g le        o f   th e  d r iv e  j o in t       Ta b le   1 .   De lta   m e c h a n is m   p a r a m e te r s   c h a r a c t e r i st i c   R / mm   r / mm   n / mm   S / mm   m/ mm   e / mm   h / mm   L / mm   p o i n t   A -   C o o r d i n a t e / m m   G / N   p a r a me t e r       √       40   1 2 0   2 4 0   2 0 0   40   40   75   0 , 75 , - 3 1 7   10       3 . 1     T he  driv ing   j o int  f o rc e  a na ly s is   A c c or din g   to   th e   for mul a   ( 2 3) , |     | , |     |   (   ,       ) ,  W e   c a n   a s s um e   tha t  th e   fun c tio n     (     )   is   a s   fol l ow s   ( 25 ) .       (     )                                                                                                                                                 ( 2 5 )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   IJ RA    Vo l.  6 ,   No .   2 ,     J u n e   201 7   :   1 1 2   –   12 0   118   ①   W he n         (         ,   ) ,   (     )     , it  is  e a s y  to   ob ta in             ,  s o   dr ivin g   j oin t   o f  De l ta   pa r a l l e l   r ob ot  us i n g  c r a n k - dr ive n   b e a r s   the   s ma l l e r   f or c e   in   th e   p ic k - a nd - pl a c e   ope r a tion .   ②       (   ,       ) ,  To     (     )   fo r   th e   guid e .         (     )     (          )                            (     )   is   m o n o to n ical l y   i n cr ea s i n g   i n         (   ,       )   ( 26) .   C o m b i n i n g   Fi g u r e   6   w e  ca n   k n o w   t h at  th e  i n p u t   d r iv e  j o in t c o n tr o ls   th e  r an g e  o f   an g le      .     {                                                                          {   (     )     (           )                   (     )     (           )                   (     )     (           )                             ( 2 6 )     I f         (   ,       )   is   s ati s f ied ,               estab lis h ed .   I n   co m b in at io n   ①   a n d   ② ,   w h en   t h e  i n p u t  j o in t  co n tr o ls   th e  o p en in g   a n g le        as  s h o w n   in   Fig u r e   6  ,   th e  d r iv i n g   j o in t  w il l  b ea r   th e  s m aller   f o r ce   th a n   th e  Delta   p ar allel  r o b o t  n o t  d r iv en   b y   a   cr an k - s lid er   i n   th e   p ick - u p   o p er at io n   .     3 . 2     Si m ula t io n Ana ly s i s   o f   Driv er   's   Driv ing   T o rque   T h e  Delta  p ar allel  r o b o t  d r iv en   b y   t h e  cr a n k -   s lid er   m ec h a n is m   an d   n o t  d r iv e n   b y   t h e  cr a n k - s lid er ,   th e  ch a n g in g   to r q u e  o f   t h eir   th r ee   d r iv in g   j o in ts   ar e  s h o w n   i n   Fig u r e   7.             ( a) .  T h e  o u tp u t t o r q u e  d r iv en   b y   t h e  cr an k - s lid er   m ec h a n i s m     ( b ) .  T h e  o u tp u t to r q u e  d r iv en   d o esn ’ t b y   th e  cr an k - s lid er   m ec h a n i s m     Fig u r e   7 .  T w o   d if f er en t t y p es  o f   th e  o u tp u t to r q u e  d r iv en       Def i n i n g   th e  o p ti m a l  o b j ec tiv e  f u n c tio n         o f   th e  Delta  r o b o t   d r iv en   j o in t  o u tp u t  to r q u e  is   s h o w n   i n   eq u atio n   ( 2 7 ) .   T h e        is   th e  s u m   o f   th e  th r ee   d r iv in g   j o in t o u tp u t  m o m e n ts   at  ti m e  o f         d u r in g   p ick - a n d - p lac e   o p er atio n   [ 1 3 ] .                                                                                                                                   ( 2 7 )     I t  ca n   b e  o b t ain ed   th a t  t h e  to tal  to r q u e        o f   t h e  Delta  p ar allel  r o b o t  u s in g   t h e  cr an k - s lid er   m ec h a n i s m   a n d   w ith o u t  u s i n g   t h e  cr an k - s lid er   d u r in g   t h e  p ick - an d - p lace   o p er atio n   u n d er   eq u al  lo ad   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ RA   I SS N:  2089 - 4856       Delta   P a r a llel R o b o t B a s ed   o n   C r a n k - S lid er Mec h a n is m  ( Z h e  Qin )   119   co n d itio n s   ar e  s h o w n   i n   F ig u r e   8   b elo w .   Ob v io u s l y ,   th e  u s e  o f   th e  cr an k   s l id er   m ec h a n i s m   w i ll  r ed u ce   th e   to tal  to r q u e  o f   th e  Delta  p ar all el  r o b o t  d u r in g   t h e  en tire   p ick - an d - p lace   o p er atio n .                           T h e   su m   o f   th e   o u t p u t  to r q u e   d riv e n   b y   th e   c ra n k - slid e r  m e c h a n ism     T h e   su m   o f   th e   o u t p u t  to r q u e   d riv e n   d o e sn ’ t  b y   th e   c ra n k - slid e r  m e c h a n ism       Fig u r e   8 .   T h e  to tal  d r iv e  to r q u e  o f   th e  d r iv e  j o in t o u tp u t       4.   CO NCLU SI O N   I n   th is   p ap er ,   it  p r esen t   th e   cr an k - s lid er   m ec h a n is m   ap p lied   t o   Delta  P ar allel  R o b o t  f o r   th e  p ick - a n d - p lace   o p er atio n ,   m o tio n   s i m u latio n   is   ca r r ied   o u t  i n   t h e  v i r tu al  p r o to ty p e  s o f t w ar e , an d   th e  f o r ce   an d   t h e  o u tp u t  to r q u e  o f   th e  r o b o t - d r i v en   j o in t  ar e  u s ed   as  th e  m ai n   p er f o r m a n ce   in d ex e s . T h e  r esear ch   r esu lt s   v er if y   th at  t h e  d elta  r o b o t d r iv en   b y   t h e  cr an k   s lid er   m ec h a n is m   ca n   ef f ec ti v el y   r ed u ce   th e  f o r ce   an d   o u tp u t   to r q u e.   1.   P ath   p lan n i n g   o f   p ick - a n d - p la ce   o p er atio n .   Dete r m in i n g   th e   s h ap e  o f   th e  cu r v e  i n   C ar tesi an   s p ac e,   th e   p o s itio n   co o r d in ates,  v elo cit y   a n d   ac ce ler atio n   o f   t h e   r o b o t  a r e  o b tain ed   ac co r d in g   to   th e   co r r esp o n d in g   ti m e  s er ies.   2.   I n p u t  s o lu t io n   o f   ea c h   co n t r o l  an g le   o f   j o in t   d r iv e.   B ased   o n   t h e   in v er s e   s o l u tio n   t h eo r y   o f   Delt a   m ec h a n i s m   a n d   p lan n ed   r o b o t  en d   tr aj ec to r y ,   ea ch   co n tr o l a n g le  o f   j o in t d r iv e  is   s o l v ed .   3.   E s tab lis h m e n t  o f   S tatic  tr an s m i s s io n   m at h e m atica l  m o d el  o f   th e  Delta  m ec h a n is m .   Ma k e  f o r ce   tr an s m is s io n   an al y s is   f o r   m ec h an i s m   f o r   u s in g   a n d   n o t  u s i n g   cr an k - s l id er   .   A n d   i t  is   p r o v ed   th at  De lta   m ec h a n i s m   b ased   o n   cr a n k - s li d er   m ec h an is m   ca n   r ed u ce   t h e   f o r ce   an d   o u tp u t to r q u e.   4.   An al y s i s   o f   m o tio n   s i m u latio n   i s   ca r r ied   o u t   in   t h e  v ir tu a l  p r o to ty p e  s o f t w ar e.   T h r o u g h   t h e  d esi g n   o f   th e  p r o to t y p e  m o d el,   t h e  m o t i o n   s i m u latio n   o f   p ic k - a n d - p la ce   o p er atio n ,   it  ca n   b e  d ec id ed   th at  Delt a   m ec h a n i s m   b ased   o n   cr a n k - s l id er   m ec h a n is m   ca n   r ed u ce   t h e  f o r ce   an d   o u tp u t  to r q u e  a n d   h av e  g o o d   p r ac tical  ap p licatio n   v alu e.       RE F E R E NC E S   [1 ]   CLA V EL R.   De v ic e   f o r  th e   m o v e m e n t  a n d   p o sit io n in g   o f   a n   e lem e n t  i n   sp a c e :  USA ,   4 9 7 6 5 8 2 [P ] .   1 9 9 0 - 12 - 11.   [2 ]   P o p p e o v á   V ,   Uríč e k   J,  Bu lej  V ,   e t  a l.   De lt a   ro b o ts – r o b o ts  f o r  h ig h   sp e e d   m a n ip u latio n [ J].  T e h n ičk i  v jes n ik ,   2 0 1 1 ,   1 8 ( 3 ):  4 3 5 - 4 4 5 .   [3 ]   M il u ti n o v ic  D,  S lav k o v ic  N,  Ko k o to v ic  B,   e t  a l.   KIN EM A T IC  M OD EL IN G   OF  RECO NFIG UR A B L E   P A RALL EL   ROBO T S   B A S ED  ON   DELT A   CON CEP T [ J].  2 0 1 2 .   [4 ]   Bo n e v   I.   De lt a   p a ra ll e l  r o b o t — th e   sto ry   o f   su c c e ss [ J] .   Ne w sle tt e r,   a v a il a b le at h tt p :/ /w ww .   p a ra ll e lm ic.  o rg ,   2 0 0 1 .   [5 ]   P ierr o t  F ,   Na b a t  V ,   C o m p a n y   O,  e t  a l.   Op ti m a l  d e si g n   o f   a   4 - DO F   p a ra ll e l  m a n ip u lato r:  F r o m   a c a d e m ia  to   in d u stry [ J] .   IEE E  T ra n sa c ti o n s  o n   Ro b o ti c s,  2 0 0 9 ,   2 5 (2 ):  2 1 3 - 2 2 4 .   [6 ]   P ierr o t  F ,   M a r q u e t  F ,   Co m p a n y   O,  e t  a l.   H4   p a ra ll e l  ro b o t:   m o d e li n g ,   d e sig n   a n d   p re li m in a ry   e x p e ri m e n ts[ C]// Ro b o t ics   a n d   Au to m a ti o n ,   2 0 0 1 .   P r o c e e d in g s  2 0 0 1   ICRA .   IEE E  I n tern a ti o n a l   Co n f e re n c e   o n .   IEE E,   2 0 0 1 ,   4 :  3 2 5 6 - 3 2 6 1 .   [7 ]   Na b a t  V ,   d e   la  O  ROD RI GU EZ   M ,   Co m p a n y   O,  e t  a l.   P a r4 :   V e ry   h ig h   sp e e d   p a ra ll e l  ro b o t  f o r  p ick - a n d - p lac e [ C ] // I n telli g e n t  R o b o ts  a n d   S y st e m s,  2 0 0 5 . (IROS  2 0 0 5 ) .   2 0 0 5   IEE E/ RS J  I n tern a ti o n a l  C o n f e re n c e   o n .   IEE E ,   2 0 0 5 :  5 5 3 - 5 5 8 .   [8 ]   A d e p t  Qu a tt ro s  6 5 0 H [ EB/ OL ] . [2 0 1 5 - 05 - 1 6 ].   h tt p :/ /w ww .   a d e p t. c o m /p ro d u c ts/r o b o ts/ p a ra ll e l/ q u a tt r o - s6 5 0 h /g e n e ra l.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   IJ RA    Vo l.  6 ,   No .   2 ,     J u n e   201 7   :   1 1 2   –   12 0   120   [9 ]   ZHA N G  L i m in ,   M EI  ji a n g p in g ,   HU A N G   T ian .   D y n a m ic  Di m e n sio n a l  S y n th e sis  o f   De lt a   Ro b o t [ J ] .   Ch i n e se   Jo u rn a l  o f   M e c h a n ica l  En g in e e ri n g , 2 0 1 0 , 4 6 ( 3 ):  2 - 3.   [1 0 ]   Co d o u re y   A .   D y n a m ic  m o d e li n g   o f   p a ra ll e l  ro b o ts  f o r  c o m p u ted - to rq u e   c o n tr o l  im p le m e n tatio n [ J ] .   T h e   In tern a ti o n a l  Jo u rn a l  o f   Ro b o ti c s  Re se a rc h ,   1 9 9 8 ,   1 7 ( 1 2 ):   1 3 2 5 - 1 3 3 6 .   [1 1 ]   WA N G   P ,   M EI  J,  HU A N G   T .   T ime   Op ti m a l  P a th   P lan n in g   o f   a   2 - DO F   Hig h - S p e e d   P a ra ll e l  Ro b o t   [ J ][ J ] .   J o u r n a l  o f   T ian ji n   Un iv e rsity ,   2 0 0 7 ,   1 0 :  0 0 0 .   [1 2 ]   L iu   S ,   H u a n g   T ,   M e i  J,   e t  a l.   Op ti m a l  d e sig n   o f   a   4 - DO F   S CA RA   t y p e   p a ra ll e l  ro b o t  u sin g   d y n a m ic  p e r f o r m a n c e   in d ice s an d   a n g u lar co n stra in ts [ J ].   Jo u r n a l  o f   M e c h a n ism s an d   Ro b o ti c s,  2 0 1 2 ,   4 (3 ) :  0 3 1 0 0 5 .   [1 3 ]   X IE   Zex iao ,   S HA NG   Da we i,   REN  P in g .   O p ti m iza ti o n   a n d   Ex p e rime n tal  V e rif ica ti o n   o f   P ick - a n d - p lac e   T ra je c to r y   f o r  a   De lt a   P a ra ll e l  Ro b o t  Ba se d   o n   L a m e   Cu rv e s[ J] .   Ch i n e se   Jo u rn a l  o f   M e c h a n ica l  En g in e e rin g ,   2 0 1 5 ,   5 1   1   :  52 - 55.   [1 4 ]   Bo u ri   M ,   Clav e l  R.   T h e   li n e a r  d e lt a :  De v e lo p m e n ts  a n d   a p p li c a ti o n s  [ C ] // R o b o   ti c s  (I S R),   2 0 1 0   4 1 st  In tern a ti o n a l   S y m p o siu m   o n   a n d   2 0 1 0   6 th   G e r m a n   Co n f e re n c e   o n   Ro b o ti c s (ROBO T IK).  V DE,   2 0 1 0 :  1 - 8.   [1 5 ]   M il u ti n o v ic  D ,   S lav k o v ic  N,  Ko k o to v ic  B,   e t  a l.   KIN EM A T IC  M OD EL IN G   OF  RECO NFIG UR A B L E   P A RALL EL   ROBO T S   B A S ED  ON   DELT A   CON CEP T [ J].  2 0 1 2 .   [1 6 ]   L I A N G   X ian g   n in g , NIU   Zh i  g a n g . Kin e m a ti c   A n a l y sis  a n d   W o rk s p a c e   o f   3 - Do f   De lt a   P a ra ll e l  Ro b o t [ J ] . Jo u rn a l  o f   T a i Yu a n   Un iv e rsit y   o f   T e c h n o lo g y ,   2 0 0 8 ,   3 9   1   :  9 4 - 9 5 .   [1 7 ]   HA N  Jia n g y i,   YO U  Yo u p e n g ,   WA N G  Hu a m in g .   A n a l y sis   o n   F o rc e   T ra n s m issio n   o f   P a ra ll e l  M e c h a n ism [ J].   ROBO T ,   2 0 0 9 ,   3 1   6  : 5 2 3 - 5 2 5 .       B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS       Zh e   Qin ,   w a s  b o rn   i n   G u a n g   X i   p ro v in c e ,   Ch in a   in   1 9 9 3 .   A s  a   p o stg ra d u a te  f ro m   th e   G u a n g   Zh o u   Un iv e rsity ,   His  re se a rc h   in tere sts  in c lu d e   M e c h a n ica l  De s ig n ,   m a c h in e   lea rn in g ,   ro b o t  so f t w a re   a r c h it e c tu re s an d   u lt ra p r e c isio n   m a c h in in g   tec h n o lo g y .           X iao - c h u   L IU ,   w a s  b o rn   in   H u   Na n   p ro v in c e ,   Ch i n a   in   1 9 6 4 .   I n   2 0 0 5 ,   h e   re c e iv e d   th e   P h . D .   d e g re e   o n   S o u t h   Ch i n a   Un iv e rsity   o f   T e c h n o lo g y .   H e   w o rk s  a s  a   re se a r c h a r  a n d   p ro f e ss o r  a t  G u a n g z h o u   Un iv e rsity .   His  re s e a rc h   in tere sts  in c lu d e   G re e n   M a n u f a c tu rin g ,   u lt ra p re c isio n   m a c h in in g   tec h n o lo g y ,   i m p ro v e   p e rf o rm a n c e   o f   b e a rin g   rin g   a n d   i n telli g e n t  m a n u f a c tu rin g   tec h n o l o g y .         Zh u a n   ZHA O,  w a s  b o rn   in   H u   N a n   p ro v in c e ,   C h in a   i n   1 9 9 2 .   A s  a   p o stg ra d u a te  f ro m   th e   G u a n g   Zh o u   Un iv e rsity ,   His  re se a r c h   in tere sts  in c lu d e   m a c h in e   lea rn in g   a n d   u lt ra p re c isio n   m a c h in in g   tec h n o l o g y .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.