Kinematic Characteristics of Robot Camera Stabilization Platform: Assembly, Operating Modes, and Singularity Analysis
How to cite
Abstract
The paper presents the development and detailed kinematic analysis of a robot camera stabilization platform designed based on the principles of a spherical parallel mechanism. The study is aimed at forming a mathematical model that allows one to determine the assembly and operating modes of the device, as well as to identify critical singular states that affect the dynamic stability of the platform. The use of direct and inverse kinematics methods allows one to establish the relationship between the values of active drive variables and the final orientation of the movable part on which the camera is mounted. The results of the analysis show that the optimized geometry of the mechanism provides a working space limited by only six singular curves, which minimizes the risk of unintentional transition between operating modes. Experimental modeling, confirmed by numerical calculations, demonstrates high rigidity and stability of the platform even under dynamic loads, which allows its use in video surveillance systems, robotic shooting and other areas where precise optical stabilization is required. Further research will be aimed at developing adaptive control algorithms to improve dynamic accuracy.
Keywords
Funding
References
Венгер П. Новый общий формализм для кинематического анализа всех нерезервных манипуляторов // Мат. Межд. конф. IEEE по робототехнике и автоматизации. 1992. С. 442-447.
Венгер П., Шабла Д. Определение множества решений для прямой кинематики параллельных манипуляторов // Мат. VIII Межд. конф. по передовой робототехнике. 1997. С. 859-864.
Волков А.А. Кинематическое моделирование и 3D-проектирование сферической платформы с параллельной структурой для стабилизации камеры робота // «ХLIX академические чтения по космонавтике»: мат. Межд. конф. (28-31 января 2025 г., Москва). М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2025.
Госслен К., Ангелес Х. Анализ сингулярностей замкнутых кинематических цепей // IEEE Transactions on robotics and automation. 1990. Т. 6. № 3. С. 281-290.
Госслен К., Ангелес Х. Оптимальное кинематическое проектирование плоского параллельного манипулятора с тремя степенями свободы // Журнал по проектированию механизмов, трансмиссий и автоматизации. 1988. Т. 110. 35-41.
Инноченти К., Паренти-Кастелли В. Безсингулярная эволюция от одной конфигурации к другой в серийных и полностью параллельных манипуляторах // Мат. Межд. конф. ASME по робототехнике, пространственным механизмам и механическим системам. 1992. Ч. 168016-2. С. 553-560.
Маффиодо Д., Киньонес Д. П., Лариби А. Кинематический анализ, определение рабочего пространства и предотвращение самопроизвольных столкновений квазисферического параллельного манипулятора // Робототехника. 2024. С. 242-248.
Мерле Ж.-П. Параллельные роботы. 2-е изд. Берлин: Шпрингер, 2006. 430 с.
Цзян Ю., Хань Б., Лю С., Хань М., Яо Дж., Чжао Ю. Конечно-шаговое интегрирование: оригинальный метод прямого кинематического анализа параллельных манипуляторов // Рубежи машиностроения. 2025.
Шабла Д., Венгер П. Рабочие режимы и аспекты полностью параллельного манипулятора // Мат. Межд. конф. IEEE по робототехнике и автоматизации. 1998. С. 1964-1969
Published
Issue
Section
Metrics
Rights and terms of use
Copyright holder: STROITEL'NYE I DOROZHNYE MASHINY, 2025
Terms of use of the full text: All rights reserved