Sub-chain symmetry approach for morphological choice of planar mechanisms in robotics

This paper deals with the morphological confined choice for kinematic mechanisms in robotics. It is based on sub-chain symmetries of structures taking into account the position of the frame and of the end-effector of the robot. Pairs of groups of mutually symmetrical mechanisms are detected. Thus, eliminating the symmetrical ones confines the number of possible configurations. Different cases of symmetries have been studied. Expressions for the calculation of the number of frames and end-effectors are presented. They enable the reduction of the number of structures by avoiding those that are isomorphic. The rules for choosing the position of the frame and end-effector are imposed. The influence of the prismatic joints is also evoked. Following this, examples for applications for various planar pin-jointed kinematic structures are presented, enabling the field of research to be restricted to the possible solutions.

RésuméUne méthode de choix morphologique restreint de mécanismes cinématiques plans à liaisons pivots en robotique est présentée. Elle est basée sur les notions de symétrie de sous-chaînes des structures concernant la position du bâti et de l'effecteur du robot. Différents cas de combinaisons de couples de mécanismes symétriques sont détectés. Ainsi le nombre de configurations possibles est restreint par élimination de ceux qui sont symétriques. Différents cas de combinaisons de symétries sont étudiés. Des formulations pour calculer le nombre de possibilités d'ancrer un bâti et un effecteur sont présentées. Elles permettent de réduire le nombre de structures tout en évitant celles qui sont isomorphes. Des règles pour choisir la position du bâti et de l'effecteur sont imposées. L'influence des liaisons prismatiques est aussi évoquée. Par la suite différents exemples d'application sont présentés permettant de restreindre le champ de recherche parmi les solutions possibles.