3 rd International Congress Design and Modelling of Mechanical Systems CMSM’2009 March 16-18, 2009 Hammamet, Tunisia 1 Kinematic and Dynamic Analysis of the 2-DOF Spherical Wrist of Orthoglide 5-axis Raza UR-REHMAN, Stephane CARO, Damien CHABLAT and Philippe WENGER Institut de Recherche en Communication et Cybernétique de Nantes, UMR CNRS 6597, 1 rue de la Noë, 44321, Nantes Cedex 03, France Raza.Ur-Rehman@irccyn.ec-nantes.fr Stephane.Caro@irccyn.ec-nantes.fr Damien.Chablat@irccyn.ec-nantes.fr Philippe.Wenger@irccyn.ec-nantes.fr Abstract - This paper deals with the kinematics and dynamics of a two degree of freedom spherical manipulator, the wrist of Orthoglide 5-axis. The latter is a parallel kinematics machine composed of two manipulators: i) the Orthoglide 3-axis; a three-dof translational parallel manipulator that belongs to the family of Delta robots, and ii) the Agile eye; a two-dof parallel spherical wrist. The geometric and inertial parameters used in the model are determined by means of a CAD software. The performance of the spherical wrist is emphasized by means of several test trajectories. The effects of machining and/or cutting forces and the length of the cutting tool on the dynamic performance of the wrist are also analyzed. Finally, a preliminary selection of the motors is proposed from the velocities and torques required by the actuators to carry out the test trajectories. KEYWORDS: Spherical mechanism/Agile eye/Orthoglide 5-axis/kinematics/dynamics Résumé - L’objet de ce papier est de présenter une étude cinématique et dynamique d’un mécanisme sphérique à deux degrés de liberté (ddls), le poignet de l’Orthoglide 5 axes. Ce dernier est une machine à cinématique parallèle composée de deux manipulateurs: i) l’Orthoglide 3 axes, manipulateur parallèle à trois ddls de translation qui appartient à la famille des robots de type Delta, et ii) l'Oeil Agile; poignet sphérique à deux ddls. Les paramètres géométriques et inertiels sont déterminés à l’aide d’un logiciel de CAO. La performance du poignet sphérique est soulignée par plusieurs trajectoires tests. Les effets de l’effort d'usinage et de la longueur de l'outil sur la performance dynamique du poignet sont également analysés. Enfin, une sélection préliminaire des moteurs est proposée à partir des vitesses et des couples requis par les actionneurs afin d’effectuer les trajectoires désirées MOTS-CLÉS: Mécanisme sphérique/Oeil Agile /Orthoglide 5-axis/cinématique/dynamique