Abstract    A new computational technique is presented to find the optimal base position of dual arm robots in order to carry maximum allowable load. The maximum allowable load on a desired trajectory is limited by the number of factors such as; actuators torque limits, kinematic constraints, and kinematic redundancy of cooperative manipulators. For a dual arm robot mounted on a rail or table, load workspace (LWS) is introduced as the union of places where the base can locate and robots carry a load on a desired trajectory. It is possible to increase the maximum allowable load by replacing the base of the arms robots in the LWS. By dividing the LWS into grid points, the base position of the rail mounted dual arm robot considered at each point. Using the Newton-Euler formulation and appropriate procedure, maximum allowable load of the robots in all points of the LWS are computed. Then, by iteration a smaller subspace near to optimum base position is selected until maximum allowable load and corresponding base position is found with acceptable precision. Finally, in two different cases the application of the proposed algorithm is presented and verified.

Keywords    Dual-arm robot, Base position, Maximum load, Cooperative.

چکیده    روش محاسباتی جدیدی برای موقعیت دهی بهینه دو بازوی رباتی همکار با هدف قابلیت حمل بار حداکثر ارائه شده است. حداکثر بار مجاز قابل حمل تابعی از عوامل مختلف مانند، محدودیت گشتاور اعمالی موتورها، قیدهای سینماتیکی و درجات آزادی اضافی در رباتهای همکار است. برای دو بازو که روی یک پایه متحرک ریلی در یک محور خطی و یا دو محور خطی متعامد نصب شده، فضای کاری بار عبارت از بخشی از فضای استقرار پایه است که قابلیت حمل بار در یک مسیر از قبل معلوم را دارد. با این تعریف میتوان به محل بهینه استقرار پایه ربات ها با هدف حداکثر نمودن بار مجاز در یک مسیرمعلوم تیین کرد. برای نیل به این هدف، با شبکه بندی فضای کاری بار، موقعیت پایه در هر یک از نقاط این شبکه بندی در نظر گرفته میشود. سپس با فرمول بندی نیوتن – اویلر و الگوی محاسباتی مناسب، حداکثر بار قابل حمل در هر یک از موقعیت ها محاسبه می شود. در مرحله بعد، با در نظر گرفتن یک زیر فضا در حوالی موقعیت بهینه، موقعیت نهایی پایه و ظرفیت حمل بار معادل آن با دقت مورد نظر تعیین میشود. در نهایت با مطالعه موردی کاربرد الگوی محاسباتی ارائه شده ارائه شده و مورد ارزیابی قرار میگیرد.

References    1.     Sun, D. and Mills, J.K., "Manipulating rigid payloads with multiple robots using compliant grippers", Mechatronics, IEEE/ASME Transactions on,  Vol. 7, No. 1, (2002), 23-34. 2.     Zivanovic M.D and Vukobratovic M.K., "Multi-arm cooperating robots-dynamics and control, springer,  (2006). 3.     Thomas, M., Yuan-Chou, H. and Tesar, D., "Optimal actuator sizing for robotic manipulators based on local dynamic criteria", Journal of Mechanical Design,  Vol. 107, No. 2, (1985), 163-169. 4.     Wang, L. and Ravani, B., "Dynamic load carrying capacity of mechanical manipulators—part ii: Computational procedure and applications", Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control,  Vol. 110, No. 1, (1988), 53-61. 5.     Wang, L.-T. and Ravani, B., "Dynamic load carrying capacity of mechanical manipulators—part i: Problem formulation", Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control,  Vol. 110, No. 1, (1988), 46-52. 6.     Korayem, M., "Optimal trajectory of flexible manipulator with maximum load carrying capacity", International Journal of Engineering,  Vol. 8, No. 4, (1995), 221-232. 7.     Habibnejad Korayem, M. and Ghariblu, H., "Maximum allowable load on wheeled mobile manipulators", (2003). 8.     Korayem, M., Ghariblu, H. and Basu, A., "Optimal load of flexible joint mobile robots stability approach", International Journal of Engineering-Transactions A: Basics,  Vol. 17, No. 2, (2004), 193-204. 9.     Korayem, M. and Ghariblu, H., "The effect of base replacement on the dynamic load carrying capacity of robotic manipulators", The International Journal of Advanced Manufacturing Technology,  Vol. 23, No. 1-2, (2004), 28-38. 10.   Wang, L.-C. and Kuo, M.J., "Dynamic load-carrying capacity and inverse dynamics of multiple cooperating robotic manipulators", Robotics and Automation, IEEE Transactions on,  Vol. 10, No. 1, (1994), 71-77. 11.   Ghariblu, H. and Javanmard, A., "Maximum allowable load of two cooperative manipulators", in Computer Engineering and Applications (ICCEA), 2010 Second International Conference on, IEEE. Vol. 2, (2010), 566-570.