Müller / Zlatanov | Singular Configurations of Mechanisms and Manipulators | E-Book | www.sack.de
E-Book

E-Book, Englisch, Band 589, 236 Seiten

Reihe: CISM International Centre for Mechanical Sciences

Müller / Zlatanov Singular Configurations of Mechanisms and Manipulators


1. Auflage 2019
ISBN: 978-3-030-05219-5
Verlag: Springer International Publishing
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Englisch, Band 589, 236 Seiten

Reihe: CISM International Centre for Mechanical Sciences

ISBN: 978-3-030-05219-5
Verlag: Springer International Publishing
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark



The book introduces the main problems, key methods, and milestone results in singularity analysis of mechanisms. It provides a comprehensive and concise overview of basic results while also addressing a few advanced topics of singularities in mechanical systems and robots.

Müller / Zlatanov Singular Configurations of Mechanisms and Manipulators jetzt bestellen!

Weitere Infos & Material


1;Preface;6
2;Contents;9
3;Generalized Singularity Analysis;10
3.1;1 Introduction;10
3.2;2 The Standard View of Singularity;13
3.2.1;2.1 The Simplest Case: Serial Chain Singularity;13
3.2.2;2.2 The Serial–Parallel Duality;15
3.2.3;2.3 A Generalization: The Input–Output Equation;16
3.2.4;2.4 The Counterexamples;17
3.3;3 Singularity via Differentiable Maps;20
3.3.1;3.1 Serial Chains;20
3.3.2;3.2 Chains with Closed Loops;20
3.3.3;3.3 Regular and Singular Configurations;22
3.4;4 Singularity via Instantaneous Kinematics;23
3.4.1;4.1 Instantaneous Motions;24
3.4.2;4.2 Instantaneous Definition of Singularity;25
3.4.3;4.3 Singularity Types and Classes;26
3.4.4;4.4 Classes of Singularities;28
3.5;5 Common and Uncommon Singularities;29
3.5.1;5.1 Generic and Nongeneric Singularity Types;29
3.5.2;5.2 Parallel Mechanisms with Extendable Legs;30
3.5.3;5.3 The Isotropic Singularity of the Orthoglide;31
3.6;6 Constraint Singularities of Parallel Manipulators;35
3.6.1;6.1 Another ``Isotropic'' Configuration;35
3.6.2;6.2 Constraints, Freedoms, and Constrained Singularities;36
3.6.3;6.3 Singularities of 3-RPS Manipulators;37
3.6.4;6.4 The Simplest Constraint Singularity;39
3.6.5;6.5 Constraint Singularities as Branching Points;40
3.7;7 Conclusions;45
3.8;References;46
4;Singularity Set Computation: A Hands-On Session with the CUIK Suite;48
4.1;1 Introduction;48
4.1.1;1.1 Basic Concepts;49
4.1.2;1.2 An Illustrative Example;50
4.2;2 Singularity Set Computation with the CUIK Suite;53
4.2.1;2.1 Preparation;53
4.2.2;2.2 Dextar's Geometry;54
4.2.3;2.3 Assembly Constraints;55
4.2.4;2.4 Inverse Singularity Conditions;57
4.2.5;2.5 Forward Singularity Conditions;58
4.2.6;2.6 Computation and Output Plots;59
4.2.7;2.7 Visualizing the Output Portrait;69
4.2.8;2.8 Visualizing the Input Portrait;70
4.2.9;2.9 Workspace Boundaries and Interior Barriers;72
4.3;References;74
5;Cuspidal Robots;75
5.1;1 Introduction;75
5.1.1;1.1 Preliminaries;75
5.1.2;1.2 Brief History of Cuspidal Robots;76
5.1.3;1.3 Questions of Interest;77
5.1.4;1.4 Chapter Outline;78
5.2;2 Postures;78
5.2.1;2.1 Definition;78
5.2.2;2.2 Postures and Aspects Case 1: Non-cuspidal Robots;78
5.2.3;2.3 Postures and Aspects Case 2: Cuspidal Robots;80
5.2.4;2.4 Non-singular Change of Posture Versus Singular Change of Posture;82
5.3;3 Path Feasibility;85
5.3.1;3.1 Showing an Example;85
5.3.2;3.2 Regions of Feasible Paths for Non-cuspidal Robots;86
5.3.3;3.3 Characteristic Surfaces;88
5.3.4;3.4 Uniqueness Domains and Regions of Feasible Paths for Cuspidal Robots;91
5.4;4 Identification, Enumeration and Classification of Cuspidal and Non-cuspidal Robots;92
5.4.1;4.1 Simplifying Geometric Conditions;92
5.4.2;4.2 Identification of Cuspidal Robots and Classification;95
5.5;5 Higher-Degree-of-Freedom Robots and Parallel Robots;101
5.5.1;5.1 6-dof Serial Robots;101
5.5.2;5.2 Parallel Robots;102
5.6;6 Conclusions;105
5.7;References;106
6;Mechanism Constraints and Singularities—The Algebraic Formulation;108
6.1;1 Introduction;109
6.2;2 Parameterization of SE(3);109
6.3;3 Constraint Equations;113
6.3.1;3.1 Geometric Constraint Equations;114
6.3.2;3.2 Elimination Method;128
6.3.3;3.3 Linear Implicitization;130
6.3.4;3.4 Singularities in Serial Chains;139
6.4;4 Algebraic Basics;141
6.4.1;4.1 Ideals and Affine Varieties;141
6.4.2;4.2 Standard Bases;153
6.4.3;4.3 Elimination;156
6.4.4;4.4 Dimension, Primary Decomposition;159
6.5;5 Complete Kinematic Analysis of the TSAI Parallel Manipulator;162
6.5.1;5.1 Introduction;162
6.5.2;5.2 Manipulator Design;163
6.5.3;5.3 Deduction of Constraint Equations;164
6.5.4;5.4 Solving the System;167
6.6;6 The Manipulator's Operation Modes;171
6.7;7 Conditions for Singular Poses;174
6.7.1;7.1 Changing Operation Modes;180
6.8;8 Conclusion;185
6.9;References;185
7;Local Investigation of Mobility and Singularities of Linkages;188
7.1;1 Introduction;188
7.2;2 Kinematic Model of Single-Loop Linkages;190
7.2.1;2.1 Geometric Loop Closure Constraints and the Configuration Space;190
7.2.2;2.2 Velocity Loop Closure Constraints;192
7.3;3 Kinematic Model of Multi-loop Linkages;194
7.4;4 Phenomenology and Definitions;196
7.5;5 Local Analysis of Smooth Finite Motions;204
7.5.1;5.1 Kinematic Tangent Cone to the C-Space;205
7.5.2;5.2 Higher-Order Loop Closure Constraints;206
7.5.3;5.3 Computational Procedure;208
7.5.4;5.4 Examples;209
7.6;6 Local Analysis of Smooth Finite Motions with Certain Rank;215
7.6.1;6.1 Kinematic Tangent Cone;215
7.6.2;6.2 Higher-Order Time Derivatives of Jacobian Minors;217
7.6.3;6.3 Examples;218
7.7;7 Interlude: The Tangent Cone to a Variety;221
7.8;8 Local Analysis of the Configuration Space;225
7.8.1;8.1 Higher-Order local Approximation;225
7.8.2;8.2 Higher-Order Series Expansion of the Constraint Mapping;225
7.8.3;8.3 Examples;227
7.9;9 Local Analysis of Subvarieties of the C-Space of Points with Certain Rank;231
7.9.1;9.1 Higher-Order Local Approximation;232
7.9.2;9.2 Higher-Order Series Expansion of Jacobian Minors;232
7.9.3;9.3 Examples;232
7.10;10 Discussion;233
7.11;References;234



Ihre Fragen, Wünsche oder Anmerkungen
Vorname*
Nachname*
Ihre E-Mail-Adresse*
Kundennr.
Ihre Nachricht*
Lediglich mit * gekennzeichnete Felder sind Pflichtfelder.
Wenn Sie die im Kontaktformular eingegebenen Daten durch Klick auf den nachfolgenden Button übersenden, erklären Sie sich damit einverstanden, dass wir Ihr Angaben für die Beantwortung Ihrer Anfrage verwenden. Selbstverständlich werden Ihre Daten vertraulich behandelt und nicht an Dritte weitergegeben. Sie können der Verwendung Ihrer Daten jederzeit widersprechen. Das Datenhandling bei Sack Fachmedien erklären wir Ihnen in unserer Datenschutzerklärung.