Study of a pantographic linkage used as coordinate measuring arm for PKM applications

Parallel Kinematic Machines (PKMs), thanks to their speed, precision and high payload, are largely used in applications such as physical motion, space docking systems, machining, assembly, and also assisting surgeons during medical operations. Therefore a key factor is the PKM accuracy, for which the calibration plays a significant role. There are several ways to perform the calibration and in this work we focused on an external method, which uses a Coordinate Measuring Arm (CMA). This method was chosen because of being flexible (suitable for very different types of PKM), affordable and including a load compensator. We started from the creation of a geometrical and error model; therefore, an elastic model was created in order to identify the behaviour of the structure under a wrench. The calibration of the geometrical and elastic models was performed using measures on the real mock-up. This calibration allows the correction of the PKM end-effector position, measuring only three parameters on the CMA.

I robot a cinematica parallela, o PKM (Parallel Kinematic Machines), grazie alla loro velocità, precisione e al loro alto carico utile, sono largamente impiegati in applicazioni quali movimentazione, utilizzo in ambito spaziale, lavorazioni meccaniche, assemblaggio e in assistenza ai chirurghi durante le operazioni. Un aspetto chiave è quindi rappresentato dalla accuratezza dei PKM, in cui la calibrazione gioca un ruolo fondamentale. Vi sono diversi modi di eseguire la calibrazione e quello qui preso in considerazione fa parte della famiglia dei cosiddetti 'metodi esterni'. Si tratta di un Coordinate Measuring Arm (CMA), scelto perchè economico, applicabile a diverse tipologie di PKM e poiché include un compensatore di carico. Sono stati creati un modello geometrico, un modello dell'errore, e infine un modello elastico, con lo scopo di identificare il comportamento della struttura soggetta a un carico. La calibrazione dei modelli geometrico ed elastico e stata effettuata utilizzando le misure sul modello reale. La calibrazione permette di correggere la posizione dell'end-effector del PKM misurando solo tre parametri sul CMA.