Experimental Identification of Configuration Dependent Linkage Vibration in a Parallel Robot Using Smart Material Actuators and Sensors

A new lightweight planar parallel robot is designed to achieve high acceleration and execute high-speed pick and place tasks. However, due to the lightweight structure of the system, unwanted structural vibrations are induced during motion of the platform. This work focuses on the investigation of the characteristics of this structural vibration utilizing distributed Lead Zirconate Titanate (PZT) transducers. Experimental Modal Analysis (EMA) tests were performed on an experimental three degree of freedom planar parallel robot with one flexible linkage, for cases in which the robot is stationary and in motion. For both cases, configuration dependency of link structural vibration is investigated by performing EMA in different configurations using different combinations of transducers. It is observed that FRFs obtained for the case in which the robot is in motion have more complex 'frequency compositions and more significant configuration-dependency than those in which the robot is stationary. However, the two groups of analyses exhibit two nearly identical most-significant modes. Based on this observation, the transfer function from motor inputs to linkage vibration is simplified permitting an linear active vibration controller to be used. IDENTIFICATION EXPERIMENTALE DES VIBRATIONS D'UN MECANISME SELON LA CONFIGURATION DANS UN ROBOT PARALLELE EN UTILISANT DES ACTUATEURS ET DES SENSEURS INTELLIGENTS RESUME Un nouveau robot parallele planaire leger est conyu pour obtenir des accelerations elevees et executer des taches de transfert it grande vitesse. Cependant, en raison de la structure legere du systeme, des vibrations structurales non desirees sont induites pendant Ie mouvement de la plateforme. Ce travail se concentre sur la recherche des caracteristiques de cette vibration structurale en utilisant des capteurs distribues de titanate de zirconium de plomb (PZT). Des essais modaux experimentaux ont ete realises sur un robot parallele planaire experimental it trois degres de liberte avec un mecanisme flexible, pour les cas dans lesquels Ie robot est stationnaire et en mouvement. Pour ces deux cas, l'effet de la configuration sur la vibration structurale du mecanisme est etudie par des essais modaux experimentaux dans differentes configurations en utilisant differentes combinaisons des capteurs. On observe que les reponses frequentielles obtenues pour Ie cas dans lequelle robot est en mouvement ont des spectres frequentiels plus complexes et l'influence de la configuration est plus significative que dans les cas ou Ie robot est stationnaire. Cependant, les deux groupes d'analyses identifient les deux modes les plus significatifs de fayon presque identique. Basee sur cette observation, la fonction de transfert des entrees du moteur aux vibrations du mecanisme est simplifiee pour permettre it des controleurs actifs lineaires d'Btre utilises. Transactions a/the CSME Ide la SCGM Vol. 31, No.1, 2007 57