This study was carried out to obtain an analytical expression for the specifications of the Stewart Platform that minimize the maximum force acting on the hydraulic cylinder. The position and orientation of the platform were calculated by means of the inverse kinematic analysis. The maximum force to be exerted on a cylinder was calculated using the Newton's second law for the case when the platform is moved along a horizontal axis with 0.6 g, the maximum translational acceleration possible. This paper suggests a mathematical model to minimize the maximum actuating force using radius and angle ratios as design variables. Finally, a fuzzy set for the minimum actuating force is proposed for this dynamic optimal design problem.
This article investigates kinematic characteristics of a Sch$\ddot{o}$nflies motion generator which represents a mechanism having translational three Degree-of-Freedom (DOF) and rotational one-DOF motion about a fixed axis. The mechanism consists of the base plate and the moving plate, and four identical limbs connecting them. Each limb employs two revolute joints (RR), one parallelogram (Pa), and two revolute joints (RR) from the base plate to the moving plate. The mechanism is driven by four actuators which are placed on the base plate to minimize dynamic loads. It is shown through simulations that the mechanism can be designed to secure large dexterous workspace and thus has very high potential for actual applications such as haptic devices and high-speed requiring tasks such as pick-and-place operations, riveting, screwing tasks, etc.
Vehicle suspensions can be regarded as interconnection of rigid bodies with kinematic joints and compliance elements such as springs, bushings, and stabilizers. Design of a suspension system requires detailed specification of the interconnection point (or so called hard points) and characteristic values of compliance elements. During the design process, these design variables are determined to meet some prescribed performance targets expressed in terms of SDFs (Static Design Factors), such as toe, camber, compliance steer, etc. This paper elaborates on a systematic approach to achieve optimum design of suspension systems.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.4
no.5
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pp.575-591
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2006
In a previous research, we presented the Grid Method and confirmed it as a systematic and efficient problem formulation method for the task-oriented design of robot kinematics. However, our previous research was limited in two ways. First, it gave only a local optimum due to its use of a local optimization technique. Second, it used constant weights for a cost function chosen by the manual weights tuning algorithm, thereby showing low efficiency in finding an optimal solution. To overcome these two limitations, therefore, this paper presents a global optimization technique and an adaptive weights tuning algorithm to solve a formulated problem using the Grid Method. The efficiencies of the proposed algorithms have been confirmed through the kinematic design examples of various robot manipulators.
This paper proposed a m.Sketch to search the optimal link lengths for a legged walking robot. In order to apply the m.Sketch for the proposed, set the design parameters of the constraints and use the m.Skecth to get optimal GL(Groud Length) and GAC(Ground Angle Coefficient). The legged robot designed based on four-bar linkage theory and Theo Jansen mechanism. The stride length of the legged walking robot was defined based on the proposed kinematic analysis. Use the Edison Design m.Sketch simulate and find the optimal link length having the best of the Ground Length (GL) and Ground Angle Coefficient(GAC). And use these length implemented the Theo Jansen mechanism both in Science box parts and acrylic. In addition to the further expansion of the legs to reach the goaltranslating heavy objects or person.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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1995.04a
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pp.525-530
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1995
The main objective of this study is to develop a gripper mechanism that can be employed for assembly and removal tasks of a nozzle-dam of steam gererator which is one of the nuclear reactor maintenance process. Brief description of the open-close type gripper mechanism, its postion analysis, and its kinematic amalysis are given. The optimal design of the gripper mechanism with slipping on its two gripping surfaces is considered. As an optimaldesign index, the ratio of the actuator force of prismatic cylinder to gripping load is proposed. Then, based on this index the optimal design synthesis is careied out to identify values of optimal design parameters for the gripper mechanism.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.6
no.1
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pp.66-72
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2000
As the demand for the design of modular manipulators or special purpose manipulators has increased, task based design to design an optimal manipulator for a given task become more and more important. However, the complexity with a large number of design parameters, and highly nonlinear and implicit functions are characteristics of a general manipulator design. To achieve the goal of task based design, it is necessary to develop a methodology to solve the complexity. This paper addresses how to determine the kinematic parameters of a two-degrees of freedom manipulator with parallelogram five-bar link mechanism from a given task, namely, how to map a given task into the kinematic parameters. With simplified example of designing a manipulator with five-bar link mechanism, the methodology for task based design is presented. And it introduces formulations of a given task and manipulator specifications, and presents a new dexterity measure for manipulator design. Also the optimization problem with constraints is solved by using a genetic algorithm that provides robust search in complex spaces.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.19
no.2
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pp.171-177
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2010
This paper presents the development of a new 6-DOF parallel-kinematic motion simulator. The moving platform is connected to the fixed base by six P-S-U (Prismatic-Spherical-Universal) serial chains. Comparing with the well-known Gough-Stewart platform-type motion simulator, it uses commercialized linear actuators mounted at the fixed base whereas a 6-UPS manipulator uses telescopic linear ones. Therefore, the proposed motion simulator has the advantages of easier fabrication and lower inertia over a 6-UPS counterpart. Furthermore, since most forces acting along the legs are transmitted to the structure of linear actuators, smaller actuation forces are required. The inverse position and Jacobian matrix are analyzed. In order to further increase workspace, inclined arrangement of universal joints is introduced. The optimal design considering workspace and force transmission capability has been performed. The prototype motion simulator and PC-based real-time controller have been developed. Finally, position control experiment on the prototype has been performed.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.3
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pp.306-311
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2017
This paper deals with the design optimization of the kinematic characteristics of an automotive suspension system. The kinematic characteristics of the suspension determine the attitude of the wheels, such as the toe and camber, which not only relates to tire wear during driving, but also greatly affects the control of the vehicle and its stability, which corresponds to the motion performance of the vehicle. Therefore, it is very important to determine the characteristics of the suspension mechanism at the initial stage of the design. In this study, a displacement analysis is performed to determine the kinematic properties of the suspension for the McPherson strut suspension. For this purpose, a set of constraint equations for the joints constituting the suspension mechanism was established and a program was developed to solve them. We also used ADS, a design optimization program, to obtain the desired kinematic characteristics of the suspension. As the design variables for optimization, we used the coordinates of the hard points, which are the points of attachment of the suspension to the vehicle body, and are defined as the summation of the toe-in for the up and down movement of the wheel as the objective function. As the constraint functions, the maximum camber angle and minimum roll center height, which are design requirements, are considered. As a result of this study, it was possible to determine the optimal locations of the hard points that satisfy both constraint functions and minimize the change of the toe-in.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.15
no.3
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pp.68-74
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1998
Performance and efficiency of deep seabed collector is a primary factor for feasibility of commercial deep ocean mining. The efficiency of manganese nodules collector depends on vehicle mobility relative to undulating seafloor and is attributed pickup head to keep altitude and elevation of it against seafloor. For this reason, motion control of pickup head relative to the changing deep-sea topography and other disturbances is of particular importance in design of pickup device. The concept of design axiom is applied to a pickup device of hybrid type in order to evaluate the concept design. Kinematic analysis conducted in absolute Cartesian coordinates gives position, velocity, and acceleration of the hydraulic cylinders which enable the pickup head to keep the preset optimal distance from seafloor. Inverse dynamic analysis provides the driving forces of hydraulic cylinders and the reaction forces at each joint. Design sensitivity analysis is performed in order to investigate the effects of possible design variables on the change of the maximum strokes of hydraulic cylinders. The direct differentiation method is used to obtain the design sensitivity coefficients.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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