Assessing the accuracy and efficiency of kinematic analysis tools for six-DOF industrial manipulators: The KUKA robot case study
Creators
- 1. Zagazig University
- 2. Damietta University
- 3. Taibah University
- 4. Mansoura University
Description
Accuracy is an important factor to consider when evaluating the performance of a manipulator. The accuracy of a manipulator is determined by its ability to accurately move and position objects in a precise manner. This research paper aims to evaluate the performance of different methods for the kinematic analysis of manipulators. The study employs four distinct techniques, namely mathematical modeling using the closed form solutions method, roboanalyzer, Peter Corke toolbox, and particle swarm optimization, to perform kinematic analysis for manipulators. The KUKA industrial manipulator is used as an illustrative case study in this research due to its widespread use in various industrial applications in addition to its high precision and stability. Its wide usage in the industry makes the results of this research highly relevant and allows for a thorough evaluation of the performance of the different methods being studied. Furthermore, understanding the kinematic analysis of the manipulator can also help in improving the performance and increasing the efficiency of the robot in different tasks. This paper conducts a comparison of the accuracy of the four methods, and the results indicate that particle swarm optimization is the most accurate method. The RoboAnalyzer approach achieved the fastest execution time.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
الدقة هي عامل مهم يجب مراعاته عند تقييم أداء المتلاعب. يتم تحديد دقة المعالج من خلال قدرته على تحريك الأشياء ووضعها بدقة بطريقة دقيقة. تهدف هذه الورقة البحثية إلى تقييم أداء الطرق المختلفة للتحليل الحركي للمتلاعبين. توظف الدراسة أربع تقنيات متميزة، وهي النمذجة الرياضية باستخدام طريقة حلول الشكل المغلق، روبوانالايزر، بيتر كورك، وتحسين سرب الجسيمات، لإجراء التحليل الحركي للمتلاعبين. يتم استخدام مناور كوكا الصناعي كدراسة حالة توضيحية في هذا البحث بسبب استخدامه على نطاق واسع في التطبيقات الصناعية المختلفة بالإضافة إلى دقته واستقراره العاليين. إن استخدامه على نطاق واسع في الصناعة يجعل نتائج هذا البحث ذات صلة كبيرة ويسمح بإجراء تقييم شامل لأداء الأساليب المختلفة التي يتم دراستها. علاوة على ذلك، يمكن أن يساعد فهم التحليل الحركي للمتلاعب أيضًا في تحسين أداء الروبوت وزيادة كفاءته في المهام المختلفة. تجري هذه الورقة مقارنة لدقة الطرق الأربع، وتشير النتائج إلى أن تحسين سرب الجسيمات هو الطريقة الأكثر دقة. حقق نهج RoboAnalyzer أسرع وقت تنفيذ.</ abstract>
Translated Description (French)
La précision est un facteur important à prendre en compte lors de l'évaluation des performances d'un manipulateur. La précision d'un manipulateur est déterminée par sa capacité à déplacer et positionner avec précision des objets de manière précise. Ce document de recherche vise à évaluer la performance de différentes méthodes d'analyse cinématique des manipulateurs. L'étude utilise quatre techniques distinctes, à savoir la modélisation mathématique utilisant la méthode des solutions de forme fermée, le roboanalyseur, la boîte à outils Peter Corke et l'optimisation des essaims de particules, pour effectuer une analyse cinématique pour les manipulateurs. Le manipulateur industriel KUKA est utilisé comme étude de cas illustrative dans cette recherche en raison de son utilisation répandue dans diverses applications industrielles en plus de sa haute précision et de sa stabilité. Son large usage dans l'industrie rend les résultats de cette recherche très pertinents et permet une évaluation approfondie de la performance des différentes méthodes étudiées. En outre, la compréhension de l'analyse cinématique du manipulateur peut également aider à améliorer les performances et à augmenter l'efficacité du robot dans différentes tâches. Cet article effectue une comparaison de la précision des quatre méthodes, et les résultats indiquent que l'optimisation de l'essaim de particules est la méthode la plus précise. L'approche RoboAnalyzer a permis d'obtenir le temps d'exécution le plus rapide.
Translated Description (Spanish)
La precisión es un factor importante a considerar al evaluar el rendimiento de un manipulador. La precisión de un manipulador está determinada por su capacidad para mover y posicionar objetos con precisión de una manera precisa. Este trabajo de investigación tiene como objetivo evaluar el rendimiento de diferentes métodos para el análisis cinemático de manipuladores. El estudio emplea cuatro técnicas distintas, a saber, el modelado matemático utilizando el método de soluciones de forma cerrada, el roboanalizador, la caja de herramientas de Peter Corke y la optimización de enjambres de partículas, para realizar análisis cinemáticos para manipuladores. El manipulador industrial Kuka se utiliza como caso de estudio ilustrativo en esta investigación debido a su uso generalizado en diversas aplicaciones industriales además de su alta precisión y estabilidad. Su amplio uso en la industria hace que los resultados de esta investigación sean muy relevantes y permite una evaluación exhaustiva del rendimiento de los diferentes métodos que se están estudiando. Además, comprender el análisis cinemático del manipulador también puede ayudar a mejorar el rendimiento y aumentar la eficiencia del robot en diferentes tareas. Este documento realiza una comparación de la precisión de los cuatro métodos, y los resultados indican que la optimización del enjambre de partículas es el método más preciso. El enfoque de RoboAnalyzer logró el tiempo de ejecución más rápido.
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تقييم دقة وكفاءة أدوات التحليل الحركي للمتلاعبين الصناعيين الستة DOF: دراسة حالة روبوت KUKA
- Translated title (French)
- Évaluation de la précision et de l'efficacité des outils d'analyse cinématique pour les manipulateurs industriels à six degrés de liberté : l'étude de cas du robot KUKA
- Translated title (Spanish)
- Evaluación de la precisión y la eficiencia de las herramientas de análisis cinemático para manipuladores industriales de seis DOF: el estudio de caso del robot Kuka
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4394833306
- DOI
- 10.3934/math.2024678
References
- https://openalex.org/W1830149916
- https://openalex.org/W1983329379
- https://openalex.org/W1985372149
- https://openalex.org/W1988882685
- https://openalex.org/W2034741390
- https://openalex.org/W2070133526
- https://openalex.org/W2136552245
- https://openalex.org/W2145961219
- https://openalex.org/W2313205730
- https://openalex.org/W2550148904
- https://openalex.org/W2611254444
- https://openalex.org/W2614204298
- https://openalex.org/W2618534123
- https://openalex.org/W2749341219
- https://openalex.org/W2771857660
- https://openalex.org/W2773560649
- https://openalex.org/W2788553533
- https://openalex.org/W2883580077
- https://openalex.org/W2888901802
- https://openalex.org/W2964403364
- https://openalex.org/W2995351190
- https://openalex.org/W3029631204
- https://openalex.org/W3033512167
- https://openalex.org/W3034323821
- https://openalex.org/W3045833960
- https://openalex.org/W3100777915
- https://openalex.org/W3119856545
- https://openalex.org/W3119920402
- https://openalex.org/W3126987580
- https://openalex.org/W3127067343
- https://openalex.org/W3129378717
- https://openalex.org/W3134515376
- https://openalex.org/W3152405522
- https://openalex.org/W3207730137
- https://openalex.org/W4200441256
- https://openalex.org/W4237287281
- https://openalex.org/W4292858522
- https://openalex.org/W4295346524
- https://openalex.org/W4301184924
- https://openalex.org/W4310472798
- https://openalex.org/W4311975006
- https://openalex.org/W4312914593
- https://openalex.org/W4362467967
- https://openalex.org/W4362580567
- https://openalex.org/W4388612290
- https://openalex.org/W4390012717
- https://openalex.org/W4390475525