Determination of kinematic and dynamic parameters for predicting the behavior of parallel architecture manipulators.

O presente trabalho trata da análise dos modelos cinemático e dinâmico de um manipulador de cinemática paralela assimétrico investigando parâmetros para a melhoria do desempenho em termos de rigidez e frequências naturais ao longo do espaço de trabalho, buscando condições nas quais as propriedades reais e ideais sejam próximas, e assim prever com exatidão o seu comportamento. Os mapeamentos da rigidez e das frequências naturais do manipulador foram obtidos por meio do método dos parâmetros concentrados, assumindo a existência de atuadores virtuais como uma alternativa para considerar os efeitos de flexibilidade dos elos do manipulador. Além disso, a influência da cadeia passiva também foi levada em consideração ao manter a orientação do efetuador sob a ação da carga externa. Quando esses efeitos são considerados, a matriz Jacobiana associada ao espaço dos atuadores sofre uma mudança em sua dimensão e considerações adicionais são necessárias para determinar a matriz de rigidez de uma dada configuração do manipulador. Para efeito de comparação, os mapeamentos foram realizados também pelo método dos elementos finitos para verificar sua efetividade. A utilização do método dos parâmetros concentrados, associados à inclusão de atuadores virtuais, permitiu uma formulação mais simples e eficaz da rigidez e das frequências naturais do efetuador quando comparado com o método dos elementos finitos. Finalmente, foi feita uma comparação com dados de rigidez e frequência natural obtidos com o mecanismo real, representando assim mais uma alternativa para a análise das características dos manipuladores paralelos no espaço de trabalho, fornecendo resultados que servirão como pano de fundo para a síntese paramétrica do mecanismo.This work deals with the analysis of the model of an asymmetric parallel manipulator investigating parameters for improving the performance in terms of stiffness and natural frequencies throughout the workspace, seeking conditions in which the real and ideal properties are close, and thus accurately predict its behavior. The mapping of the stiffness and natural frequencies of the manipulator was obtained by using the lumped parameters method, assuming the existence of virtual actuators as an alternative to consider the flexibility effects of the manipulator links. In addition, the passive chain effect was also be taken into account to maintain constant the end effector orientation in relation to the loading. When these effects are considered, the Jacobian matrix associated to the space of the actuators undergoes a change in size and additional considerations are required to determine the stiffness matrix for aconfiguration of the manipulator. As a comparison, the mapping was also performed through the finite element method to verify its effectiveness. The use of the lumped parameters method which is associated with the inclusion of virtual actuators allows a simpler and more efficient formulation of stiffness and frequencies of the end effector when compared to the use of the finite element method. Finally, a comparison was made between the simulation by the math model and the experimental data obtained from a real mechanism. The results obtained represent an alternative for analyzing parallel manipulators behaviour