İki qollu robotlar böyük tikinti panellərini daşıyarkən tək qollu sistemlərlə müqayisədə daha yüksək yükdaşıma qabiliyyəti və daha geniş iş sahəsi təmin edə bilər. Lakin panelin iki son effektor tərəfindən hansı nöqtələrdən tutulması robotun həm hərəkət qabiliyyətinə, həm də mexaniki yüklərinə birbaşa təsir göstərir. Araşdırılan iş, hər biri 7 sərbəstlik dərəcəsinə malik iki hibrid robot qolu olan tikinti paneli quraşdırma robotu üçün optimal tutma məsafəsini müəyyənləşdirməyi məqsəd qoyur.

Tədqiqatda iki fərqli performans qrupu birlikdə qiymətləndirilmişdir. Birinci qrup dexterity, yəni son effektorun sabit mövqedə müxtəlif istiqamətlənmələrə çata bilmə qabiliyyətidir. İkinci qrup isə oynaq momentləri, struktur sərtliyi və vibrasiya sabitliyi kimi mexaniki xüsusiyyətlərdir. Nəticələr iki meyar arasında aydın kompromis olduğunu göstərir: son effektorlar bir-birinə yaxın olduqda dexterity daha yüksəkdir; aralarındakı məsafə artdıqca isə oynaq momentləri azalır və struktur sərtliyi yaxşılaşır.

İlk altı vibrasiya modu, oynaq momentləri, sərtlik və dexterity birlikdə qiymətləndirildikdə, təxminən 3,5 m uzadılmış manipulyator konfiqurasiyası üçün son effektor mərkəzləri arasındakı 2,3–2,55 m interval optimal zona kimi müəyyən edilmişdir. Real əməliyyatda bunun son effektorların xarici kənarları arasındakı qarşılığı 2,0–2,25 m kimi göstərilir.

Strategiya daha sonra 2 m × 3 m ölçülü və 350 kg kütləli şüşə fasad paneli ilə real robot prototipində sınaqdan keçirilmişdir. Mərkəzdən mərkəzə tutma məsafəsi 2,3 m olaraq tənzimləndikdə, üç ölçmə nöqtəsində təkrarlanan mövqeləndirmə xətaları 0,495 mm, 0,593 mm və 0,536 mm ölçülmüş və sistemin ±1 mm dizayn tələbi ödənmişdir.

Niyə iki qollu robot?

Böyük prefabrik divar və fasad panellərinin quraşdırılması bu gün də bir çox tikinti sahəsində intensiv insan əməyinə əsaslanır. Panelin böyük kütləsi, geniş ölçüləri və yüksək quraşdırma səviyyələri əməyin təhlükəsizliyi, yükdaşıma qabiliyyəti və dəqiq mövqeləndirmə baxımından mühüm çətinliklər yaradır.

Tək qollu robotlar avtomatik quraşdırma təmin edə bilsə də, ağır və geniş panellərdə yükdaşıma qabiliyyəti və iş sahəsi məhdudiyyətləri yarana bilər. Araşdırılan robot bu problemi iki müstəqil, lakin koordinasiyalı qoldan istifadə etməklə həll etməyə çalışır.

Robotun mexaniki quruluşu

Sistem tırtıllı mobil şassi üzərində yerləşdirilmiş iki simmetrik 7-DoF robot qolundan ibarətdir. Hər qol hibrid ardıcıl-paralel quruluşa malikdir.

İlk dörd sərbəstlik dərəcəsi:

• bir fırlanma oynağı,
• üç paraleloqram mexanizmi

vasitəsilə son effektorun fəza mövqeyini tənzimləyir. Son üç fırlanma oynağı isə wrist mexanizmini formalaşdıraraq son effektorun istiqamətlənməsini idarə edir.

Tutma Məsafəsi Robotun Dexterity-sinə Necə Təsir Edir?

İki son effektor arasındakı məsafə artdıqca robotun çata bildiyi istiqamətlənmə zərfi kiçilir və dexterity azalır; ən yüksək dexterity tutma nöqtəsi ideallaşdırılmış sferik hərəkət mərkəzinə yaxın olduqda əldə edilir.

Dexterity necə müəyyənləşdirildi?

Tədqiqat Vinogradov və həmkarlarının service sphere yanaşmasından istifadə edir. Sabit son-effektor mövqeyində robotun çata bildiyi istiqamətlənmələrin sferik səth sahəsi mümkün ümumi sferik səth sahəsinə nisbətləndirilir.

Tutma nöqtəsində əlçatan istiqamətlənmə səthi böyüdükcə dexterity artır. Zərf tam yarımkürə təşkil etdikdə mənbə bunu tam dexterity vəziyyəti kimi qəbul edir.

Niyə tək qol modeli istifadə edildi?

İki qol eyni mexaniki quruluşa malikdir və mobil platformanın iki tərəfində simmetrik yerləşdirilmişdir. Buna görə hesablamanı sadələşdirmək məqsədilə bir qol və panelin yarısı təhlil edilmiş; iki qollu hərəkət bir manipulyatorla mərkəzdə üç fırlanma sərbəstliyinə malik ideallaşdırılmış spherical-joint mexanizminin birləşməsi kimi modelləşdirilmişdir.

Screw theory əsaslı kinematika

Robot qolu üçün home configuration çevirmə matrisi:

\[ g_{st}(0) \]

ilə müəyyən edilmiş, hər oynaq üçün screw axis istiqamətləri və joint-axis position vektorları təyin edilmişdir.

İrəli kinematika Product of Exponentials formasında:

\[ g_{st}(\theta) = e^{\hat{\xi}_1\theta_1} e^{\hat{\xi}_{21}\theta_{21}} e^{\hat{\xi}_{22}\theta_{22}} \cdots e^{\hat{\xi}_7\theta_7} g_{st}(0) \]

qurulmuşdur.

Eyni üsul üç sərbəstlik dərəcəli spherical-joint modelinə tətbiq edilmiş və real qol ilə ideal sferik mexanizmin eyni son nöqtə mövqeyinə çata bildiyi hallar Monte Carlo tipli təsadüfi joint sampling prosesi ilə axtarılmışdır.

200 mm intervallarla aparılan dexterity skanı

Mənbədə tutma nöqtəsi 0–3000 mm arasında 200 mm addımlarla dəyişdirilmişdir. Hər mövqedə əlçatan istiqamətlənmə zərfi yaradılmışdır.

Səhifə 8-dəki Şəkil 6-da:

• 0 mm-də təxminən tam yarımkürəvi zərf,
• məsafə artdıqca getdikcə daralan istiqamətlənmə sahəsi,
• 3000 mm ətrafında xeyli məhdud istiqamətlənmə qabiliyyəti

görünür.

Səhifə 9-dakı Şəkil 7 də bu dəyişikliyin ümumilikdə monoton azalan əlaqə olduğunu göstərir.

Mexaniki Performans Niyə Son Effektorlar Uzaqlaşdıqca Yaxşılaşır?

Panel iki nöqtədən daha geniş məsafə ilə tutulduqda yük bölgüsü və moment qolları dəyişir; mənbə təhlilində 1–6 nömrəli oynaqlardakı momentlər azalır, struktur deformasiyası kiçilir və sistemin sərtliyi artır.

3500 N yüklə moment təhlili

Panelin çəkisi mərkəzdə aşağı istiqamətli:

3500 N

yük kimi modelləşdirilmişdir.

Hər robot konfiqurasiyasında yeddi xarakterik moment nöqtəsi \(M_1\)–\(M_7\) müəyyən edilmiş və bu nöqtələrlə panelin ağırlıq mərkəzi \(G\) arasındakı məsafələr hesablanmışdır.

Momentin böyüklüyü mənbədə əsasən:

\[ M_i = G\,|M_{wiGz}| \]

əlaqəsi ilə müəyyən edilir.

Grasping distance dəyişikliyi robotun base koordinat sistemində end-effector-ın y istiqamətində 0–1500 mm arasında xətti hərəkəti kimi modelləşdirilmişdir.

Oynaq momentlərinin dəyişməsi

Səhifə 12-dəki Şəkil 11 aşağıdakı ümumi meyli göstərir:

• Joint 1 momenti azalır,
• Joint 2 momenti azalır,
• Joint 3 momenti nəzərəçarpacaq dərəcədə azalır,
• Joint 4 momenti azalır,
• Joint 5 momenti azalır,
• Joint 6 momenti azalır,
• Joint 7 momenti isə artır.

Mənbə Joint 7-dəki artımın oynağın optimal yük intervalı daxilində qaldığını bildirir.

Beləliklə, ağır panel tapşırıqlarında tutma məsafəsinin böyüməsi ümumi mexaniki performansı yaxşılaşdıran bir meyl yaradır.

Sonlu element modeli

Robotun struktur modeli sonlu elementlər təhlili üçün sadələşdirilmiş; chamfer, fillet, thread hole və yük daşımayan kiçik həndəsi elementlər çıxarılmışdır.

Material kimi Q355 poladı təyin edilmişdir:

Oynaq təmaslarında Bonded və No Separation sərhəd şərtləri tətbiq edilmişdir.

Sərtlik təhlili

Səhifə 13-dəki Şəkil 12-də 0, 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 və 2,5 m grasping positions üçün ümumi deformasiya paylanmaları göstərilir.

Mənbənin şərhinə görə, tutma məsafəsi artdıqca deformasiya azalır və statik sərtlik yaxşılaşır.

Optimal Tutma Məsafəsi Niyə 2,3–2,55 Metrdir?

Bu interval yalnız dexterity-yə görə deyil; oynaq momentləri, statik sərtlik, ilk altı vibrasiya modu və ağır-yük tapşırığının tələbləri birlikdə qiymətləndirilərək seçilmişdir. Mexaniki performans geniş tutma məsafəsini dəstəklədiyi halda dexterity məsafə böyüdükcə azalır və 2,3–2,55 m zonası bu iki tələb arasında uyğun iş sahəsi kimi müəyyən edilir.

Vibrasiya modal təhlili

Robotun müxtəlif tutma konfiqurasiyaları üçün ilk altı təbii vibrasiya modu hesablanmışdır.

Mənbə Şəkil 13-də hər mod üçün təbii tezliyin tutma məsafəsindən asılı dəyişməsini ayrıca göstərir.

Altı mod birlikdə qiymətləndirildikdə təxminən:

2,3–2,55 m

zonasında sabitlik baxımından pik iş intervalı müəyyən edilir.

Bu zonada:

• tutma məsafəsi kifayət qədər böyükdür,
• oynaq momentləri azalmışdır,
• struktur sərtliyi artmışdır,
• vibrasiya sabitliyi yaxşı səviyyədədir,
• dexterity hələ də panel quraşdırma tapşırığı üçün yetərli hesab edilir.

Mərkəzdən mərkəzə və kənardan kənara ölçmə fərqi

Simulyasiyadakı tutma məsafəsi iki son effektorun həndəsi mərkəzləri arasındadır. Lakin real tikinti sahəsində bu mərkəzləri dəqiq ölçmək asan deyil.

Buna görə mənbə praktik tətbiqdə son effektorların xarici sərhədləri arasındakı məsafədən istifadə edir.

Tədqiqatın Metodu və Nəticələri

Tədqiqat zənciri

Tədqiqat dörd əsas texniki qatı birləşdirir:

1. 7-DoF hibrid manipulyatorun screw theory və Product of Exponentials ilə modelləşdirilməsi,
2. service-sphere üsulu ilə müxtəlif tutma nöqtələrində dexterity hesablanması,
3. 3500 N yük altında joint torque və static stiffness təhlili,
4. ilk altı vibrasiya modu və real robot prototipində positioning repeatability sınağı.

Real prototipin yoxlanılması

Mənbənin eksperiment bölməsində robot üçün xüsusi iki qollu end-effector hazırlanmışdır. Bu son effektor teleskopik mexanizm ehtiva edir və iki tutma mərkəzi arasındakı məsafənin tənzimlənməsinə imkan verir.

Eksperiment paneli:

• Ölçü: 2 m × 3 m
• Material/növ: şüşə curtain-wall board
• Kütlə: 350 kg

kimi göstərilmişdir.

Eksperimentdə mərkəzdən mərkəzə tutma məsafəsi:

2,3 m

olaraq tənzimlənmiş və panel vacuum gripper-lərlə tutulmuşdur.

Lazer tracker ilə təkrarlanma testi

Robotun iş sahəsində üç hədəf nöqtəsi seçilmişdir:

Lazer tracker hərəkəti real vaxtda izləmiş və hədəf nöqtələrində təkrarlanan mövqeləndirmə dəqiqliyi hesablanmışdır.

Maksimum xəta:

0,593 mm

olaraq ölçülmüş və ±1 mm dizayn tələbi daxilində qalmışdır.

Eksperiment nəyi təsdiqləyir?

Eksperiment, təklif olunan tutma strategiyasına uyğun tənzimlənmiş real prototipin ağır paneli daşıyaraq hədəf nöqtələrinə yüksək təkrarlanma ilə çata bildiyini göstərir.

Bununla belə, eksperiment:

• 2,3–2,55 m intervalındakı hər nöqtəni ayrıca müqayisə etməmişdir,
• bütün mümkün panel ölçülərini və kütlələrini sınaqdan keçirməmişdir,
• uzunmüddətli tikinti sahəsi dayanıqlığını yoxlamamışdır,
• dinamik trajectory optimization həyata keçirməmişdir.

Tədqiqatın dəstəklədiyi nəticələr

• İki son effektor arasındakı məsafə artdıqca dexterity azalır.
• Tutma məsafəsi artdıqda 1–6 nömrəli oynaqların momentləri azalır.
• Geniş tutma məsafəsi struktur deformasiyasını azaldır və sərtliyi artırır.
• Vibrasiya modal təhlilində 2,3–2,55 m zonası ən uyğun iş intervalı kimi müəyyən edilmişdir.
• Praktik kənardan kənara istinad intervalı 2,0–2,25 m-dir.
• 2,3 m mərkəz məsafəsində 350 kg panellə aparılan prototip sınağında maksimum repeatability xətası 0,593 mm-dir.
• Bu dəyər robotun ±1 mm dizayn hədəfini ödəyir.

Tədqiqatın dəstəkləmədiyi nəticələr

• Hər panel üçün yeganə universal optimal tutma məsafəsinin 2,3–2,55 m olduğu deyilə bilməz.
• 350 kg-dan yuxarı bütün yüklərdə eyni dəqiqliyin qorunacağı göstərilməmişdir.
• Dexterity ilə tutma məsafəsi arasındakı əlaqə bütün robot həndəsələri üçün universal qəbul edilə bilməz.
• Tikinti sahəsindəki vibrasiya, səth qeyri-bərabərliyi, külək və uzunmüddətli iş şəraiti mövcud eksperimentdə əhatəli şəkildə sınaqdan keçirilməmişdir.
• Dinamik trajectory planning bu tədqiqatın nəticəsi deyil.
• 2,3–2,55 m optimal zona yalnız eksperimentdən deyil; əsasən kinematik və mexaniki simulyasiyaların birgə qiymətləndirilməsindən əldə edilmişdir.

Gələcək iş

Mənbə gələcəkdə xüsusilə aşağıdakı mövzuların araşdırılmasını təklif edir:

• robotla panel arasındakı məsafənin sistem performansına təsiri,
• redundant actuation configuration təsiri,
• dinamik trajectory planning,
• cooperative grasping sabitliyinin dinamik optimallaşdırılması,
• robotun ümumi workspace təhlili,
• end-effector dexterous workspace sərhədlərinin müəyyənləşdirilməsi,
• mürəkkəb tikinti sahəsi şəraitində əlçatan mövqe və istiqamətlənmə sərhədlərinin müəyyən edilməsi.

Mənbə və Metod Qeydi

Orijinal tədqiqat: An End-Effector Grasping Strategy for Dual-Arm Robots During Construction Board Installation

Müəlliflər: Zhengjiu Ma; Yuxin Liu; Yongbin Li; Zhi Niu; Zhaoqing Kang; Zedan Li; Tong Wang; Tiejun Li.

Qurumlar: Hebei University of Science and Technology; Hebei Key Laboratory of Robotics and Embodied Intelligence; Hebei Construction Engineering Group Co., Ltd.; Yanshan University; Hebei Construction Engineering Group Building Decoration Engineering Co., Ltd.

Məsul müəlliflər: Yuxin Liu və Yongbin Li.

Jurnal: Machines.

Nəşriyyatçı: MDPI.

Cild / nömrə / məqalə: 14(6), 686.

DOI: 10.3390/machines14060686.

Təqdim: 3 may 2026.

Reviziya: 5 iyun 2026.

Qəbul: 9 iyun 2026.

Nəşr: 12 iyun 2026.

Mənbə növü: Resenziyadan keçmiş tədqiqat məqaləsi.

Lisenziya: Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).

Maliyyələşdirmə: Tədqiqat National Natural Science Foundation of China Regional Innovation and Development Joint Fund, Hebei Provincial Department of Science and Technology, Hebei Education Department, Shijiazhuang Municipal Bureau of Science and Technology, Hebei Natural Science Foundation və digər yerli tədqiqat və inkişaf proqramları tərəfindən dəstəklənmişdir. Layihə nömrələri mənbə məqalədə ətraflı verilmişdir.

Məlumatların əlçatanlığı: Nəticələri dəstəkləyən məlumatların məqalədə olduğu, əlavə məlumat üçün corresponding authors ilə əlaqə saxlamağın mümkün olduğu bildirilmişdir.

Maraqların toqquşması: Yuxin Liu və Yongbin Li Hebei Construction Engineering Group Co., Ltd.; Zedan Li və Tong Wang Hebei Construction Engineering Group Building Decoration Engineering Co., Ltd. əməkdaşlarıdır. Müəlliflər bu əmək münasibətlərinin tədqiqat baxımından kommersiya və ya maliyyə maraqlarının toqquşması yaratmadığını bildirirlər.

Metod: Screw theory və Product of Exponentials kinematik modelləşdirmə; service-sphere dexterity təhlili; inverse kinematics; rigid-body moment təhlili; finite element static stiffness təhlili; birinci–altıncı mod vibrasiya təhlili; 350 kg panellə prototip positioning repeatability sınağı.

Əsas nəticə: Ağır panel quraşdırılmasında yalnız maksimum dexterity və ya yalnız minimum oynaq momenti seçilməmiş; mexaniki performans birinci, dexterity ikinci meyar olmaqla 2,3–2,55 m mərkəzdən mərkəzə tutma intervalı təklif edilmiş və 2,3 m tənzimləməsində real prototip 350 kg panel altında maksimum 0,593 mm təkrarlanan mövqeləndirmə xətası göstərmişdir.

Əsas məhdudiyyət: Optimal interval böyük ölçüdə model və FEA nəticələrinin birgə qiymətləndirilməsinə əsaslanır. Eksperimental yoxlama yalnız bir 2,3 m mərkəz intervalında və konkret 350 kg panel üzərində aparılmışdır.