Василенко Н.В., Никитин К.Д., Пономарёв В.П., Смолин А.Ю. - Основы робототехники (1071028), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Каковы к н о структивные особенности и технологические воэможности ПР с выдвижной "рукой" на подвижной каретке (группа 2) ? о структивные особенности и технологические возможности ПР с выдвижной качающейся "рукой" (группа 3)? 19. Каковы кон к в н "" "" гу а стру тивные особенности и технологи еск е ч и озможности ПР смногозвенной "рукой" (группа 4)? и технологические 20. Каковы конструктивные особенности возможности ПР подвесных тельферного типа (группа5)? 21. Каковы к н онструктивные особенности и технологические в можности ПР по ч и воз- 22.
Как одвесных мостового или портального типов (гр пп 6)? овы конструктивные особенности и технол гу а возможности ПР м и технологические т мобильных, установленных на шасси (группа 7)? 23. Каково конструктивное исполнение современного промысле робота . Приведите кинематическую схему и объясните действие модулей движения, 24.К к а ова целесообразность создания и применения специальных грузоподъемных кранов-роботов ? 25.
Каковы разновидности кранов-роботов и их конструктивные особенности ? ГЛАВА 4 МАНИПУЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА 4.1. Общая характеристика Манипуляционная система (МС) является составной частью манипулятора робота, обеспечивающей перенос и ориентацию рабо~его органа или объекта манипулирования в заданной точке пространства и определяющей форму и объем рабочей зоны, а также характер движений рабочего органа В совокупности с опорной конструкцией, приводом, передаточными механизмами и рабочим органом манипуляционная система образует манипулятор робота, при этом часть элементов опорной конструкции, привода и передаточных механизмов может непосредственно входить в состав манипуляционной системы в качестве ее звеньев, что обусловило применение в робототехнике общего понятия '*манипулятор" как в отношении собственно манипулятора робота, так и его манипуляционной системы.
4.1.1. Структурные и кинематические схемы МС Манипуляционная система (манипулятор) робота представляет собой многоэвенный пространственный механизм с разомкнутой кинематической цепью, первое звено которого (стойка) является основанием робота, а последнее несет рабочий орган, непосредственно взаимодействующий с объектом манипулированиж Система звеньев МС стуктурно связана в кинематическую цепь с помощью вращательных или поступательных пар. Под звеном механизма понимают деталь (либо совокупность деталей с общим законом движения), которая в процессе движения и взаимодействия с другими звеньями остается жесткой, не изменяя своих размеров и формы.
Неподвижное звено механизма называется стойкой, или основанием. Соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их определенное относительное движение, именуют кинематической парой, или, сокращенно, парой. Если одно из крайних звеньев многозвенного механизма закреплено к основанию, а другое свободно, то такой механизм относят к группе механизмов с открытой, или разомкнутой, кинематической цепью.
Изучать такие механизмы удобно, когда они представлены в виде схемы - струк. турной или кинематической. Под структурной схемой механизма понимают его графическое изображение с применением условных обозначений звеньев и кинематических пар без указания размеров звеньев. В отлипшие от структурной кинематическая схема содержит дополнительную информацию о взаимном расположении звеньев, их размерах и величинах 127 Таблица 4.1 Оконнание табл. 4.1 Кннематнческне элементы МС 128 5 Орнрви ррботорврнрри Таблица 4.2 Виды кииематичеоких пяр многоззенных механизмов взаимных перемещений, необходимую для кинематического анализа и расчета механизма Кинематическая схема может быть выполнена в плеском изображении или для сложных МС - в аксонометрическом. Различные кинематические элементы МС и их условные обозначения, используемые при построении структурных и кинематических схем, показаны в табл,4.1.
Напомним, что свободное абсолютно твердое тело (или звено), не связанное с другими телами, может совершать три независимых поступательных движения в направлении осей Х, У, 2 и три вращательных относительно них, иными словами, его положение определяется шестью независимыми параметрами — тремя координатами х, у, з какой-либо его точки и тремя углами Эйлера ф, В, Е, так называемыми обобщенными координатами. Минимальное количество обобщенных координат, полностью определяющее положение и возможные направления движения тела называют числом его степеней свободы„или степеней подвижности. Если на это тело (в нашем случае - звено) накладывается связь со стороны другого тела (или звена), ограничивающая одно или несколько из шести указанных движений, то соответственно уменьшается число его степеней свободы, т.
е. (4.1) где И вЂ” числа степеней свободы, Я - число условий связи или ограничений движений. В зависимости от числа условий связи определяют так называемый класс кинематической пары: при Я, равном 1, 2, 3, 4, 5, соответственно образуются кинематические пары первого, второго, третьего, четвертого и пятого классов. В табл. 4.2 показаны конструктивные схемы и условные обозначения некоторых кинематических пар третьего, четвертого и пятого классов.
Кинематические пары первого и второго классов в таблицу не включены, так как из-за своей сложности они пока не применяются в конструкциях звеньев манипулятороа Несмотря на то, что приведенная в таблице винтовая пара имеет два движения- поступательное и вращательное, - ее относят к парам пятого класса, поскольку оба эти движения полностью взаимосвязаны. В конструкциях манипуляторов преимущественно распространены кинематические пары пятого класса, значительно реже используются пары четвертого и, тем более, третьего кпассоа Зто объясняется тем, что пары высоких классов более сложны и менее технологичны по сравнению с парами низких классов, а кроме того, сложны в управлении. В связи с этим во многих случаях целесообразно вместо одной пары высокого применять несколько пар низкого класса. Пример такой замены показан на рис.
4.1, где одну пару третьего класса (шаровой шарнир) заменяют тремя парами пятого класса (плоскими шарнирами). 131 Г 6 ОО2 ® (4) рис4Л. Схема замены кинематической пары третьего класса (а) тремя еращательными парами пя того класса (б) стрелки И) относительно звена 1(колонны). Звено 3 — "рука", связанная также поступательной кинематической парой (в направлении стрелки Й) с кареткой 2. Звено 4 - "кисть", соединенная вращательной кинематической парой (по стрелке )у) с "рукой" и другой вращательной парой (по стрелке 7) со звеном б - захватным устройством.
Ори этом вращательное движение типа )у принято называть ротацией, а типа у— сгибом. Звено 5 — захватное устройство, имеющее подвижные (в направлении стрелок Ч) губки, выполняющие "зажим-раэжим" объекта Заметим, что движения У1 не относятся к степеням подвижности звена б, поскольку не изменяют его положения в пространстве. На рис. 4.3 и 4.4 изображены соответственно структурная и кинематическая схемы МС, общий вид которых показан на рис. 4.2.
На схемах цифрами О - б пронумерованы звенья, а цифрами в кружках— пары. Такой порядок нумерации звеньев и пар оохраним и далее при рассмотрении механики манипуляционных систем. О качестве примера использования Различных звеньев и пар в конструкциях МС рассмотрим манипулятор, общий вид которого представлен на рис. 42.
Манипулятор содержит пять звеньев, обозначенных цифрами О, 1, 2, ..., б. Звенья О, 1, ..., 4 образуют в совокупности манипуляционную систему, а звено б относится к рабочему органу — захватному устройству. Направления возможных движений звеньев указаны стрелками 1, П,..., У. Звено О - неподвижное, является опорной базой манипулятора и называется основанием, или стойкой. Звено 1 - колонна, связанная вращательной парой с основанием манипулятора, может вращаться в направлении стрелки 1. Звено 2 - каретка перемещается поступательно (в направлении Р" 43 ' ОО На кинематической схеме (аксонометрической) по сравкению со структурной более определенно показано взаимное расположение звеньев (сравните, например, изображение звена 2 на рис. 4.3 и рис.
4.4), приведены размеры звеньев - („(„(„максимальные и минимальные расстояния 1„(, между парами, диапазоны углов (а,, а,, а,) поворота звеньев, свяэайных вращательными парами. На звене О - захватном устройстве — показана точка яэ которая называется характеристической точкой, или центром захватного устройства (4.4) Ьу= бл — 5Р, для плоских механизмов (4.6) ЬУ = Р» + 2 Р, + 3 Рэ + 4 Рэ + 5 Р,, для плоского механизма (4.7) (4.3) )»Гпя 3 л (2 Р» + Рч ) 134 4.12.
Степени подвижности манипулятора Под степенями подвижности манипулятора (или степенями свободы) понимают обобщенные координаты, определяющие положение в пространстве звеньев манипулятора Число степеней подвижности, т.е. сумма возможных координатных движений рабочего органа или объекта манипулирования относительно опорной системы, является одной из важнейших характеристик манипулятора, определяющих форму его рабочей зоны и эффективность маневрирования рабочего органа в этой зоне.
Число степеней подвижности Ьу для механизмов с разомкнутой кинематической цепью находят по структурной формуле Сомова- Малышева для открытой кинематической цепи ЬУ = 6 л - (5 Р» + 4 Рч + 3 Рз + 2 Рз + Р, ), (4.2) где л - число подвижных звеньев, ЄЄР, Р, Р, — число кинематических пар соответственно пятого, четвертого, третьего, второго и первого классов. Для плоских механизмов Если в манипуляторе используют кинематические пары только пятого класса„ то Ьупя — — Зл — 2Р . (4.5) В механизмах с разомкнутой кинематической цепью число подвижных звеньев всегда равно числу кинематических пар, т.е. л = Р»+ Р, +Рз+Р, +Р,, и в этом случае число степеней подвижности для манипулятора (»Гпл = Р» + 2 Рч.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
