Василенко Н.В., Никитин К.Д., Пономарёв В.П., Смолин А.Ю. - Основы робототехники (1071028), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Если начало системы хя УяглСОВМЕЩЕНО С тсчКой Яз, что обычно и бывает, то координаты хш уш з, приравниваются к элементам 4-го столбца матрицы перехода, расположенным соответственно в первой, второй и третьей строках— выражения (4.22) и (4.23). Учитывая малые величины линейных погрешностей позиционирования Лх,, Луо, Лзш их можно выразить как дифференциалы функций многих переменных х,(а;), у,(а;), з,(а;) д х„(а,) д х, (а,) дх (аз) Лхч да Ла1 + да Лаз+ ь да Лая ч 1' Л о 1 Л + дуя(а1) ду,(а1) ду,(а,) о= да ' да а.
"+-д Ла; 1 3 дал и (4.44) д,. (а;) д,, (а,) д., (а,) ' Ла, + ' ' Ла,+...+ ' ' Ла„, д 01 дал дал Контрольные вопросы для самопроверки 1. Что понимается под манипуляционной системой робота? 174 где Ла„Лаз, ..., Ла„— заданные ошибки обобщенных координат. Используя для (4.44) различные наборы обобщенных координат, можно определить величины линейных погрешностей позиционирования для любой конфигурации (любой точки рабочей зоны) манипулятора, а по выражению (4.43) — общую погрешность позиционирования.
Литератур~ (7, тг, гг, 2З,29, З1, Зг, ЗЗ, З7, 41, 4г, 4З, 44, 49, 50, 60, 62, 78, 82, 85, 89, 95]. 2. Каковы общее устройство и состав манипуляционной системы ? 3. Какне особенности МС отражают ее структурная и кинематическая схемы?. 4. Каковы условные обозначения кинематических элементов МС, используемые при построении структурных и кинематических схем . ? 5. Какие виды и классы кинематических пар используются в МС? 6. Какие разновидности звеньев образуют манипуляционную систему робота? 7. Что понимается под степенями подвижности манипулятора, и как определяется их число ? 8. Как определяется понятие базовой системы координат МС, и каково ее значение для манипулятора ? 9. Каким образом производится краткое условное описание структурных схем МС, характеризующее базовые системы координат? 10. Каковы структурная схема и характеристика прямоугольной ( цилиндрической, сферической, угловой, сложной цилиндрической) базовой системы координат ? 11.
Что понимается под маневренностью МС, и каким образом она оценивается ? 12. Что такое угол и коэффициент сервиса, и как они определяются? 13. Какой круг задач охватывает и решает статика (кинематика динамика) МС ? 14. Что понимается под функциями положения МС, и каково их значение ? 15. Какова общая методика составления функций положения МС? 16. Каковы правила образования матриц перехода от одной системы координат к другой при нахождении функций положения ? 17. Каков специальный порядок размещения систем координат звеньев при образовании матриц перехода 1 18, Как составить функции положения МС для конкретного манипулятора ? 19.
Каковы общая постановка и пути решения прямой и обратной задач о положении звеньев МС ? 20. Как определяются линейные и угловые скорости звеньев МС ? 21, Какое значение для исследования механики МС имеют уравнения движения, и каков порядок их составления? 22. Как определяются кине1ическая и потенциальная энергии звеньев МС ? 23. Каково значение точности манипулятора, и от каких основных факторов она зависит ? 24. Как в общем виде определяется погрешность позиционирования манипулятора ? ! ГЛАВА 5 КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ МАНИПУЛЯТОРОВ Механическая система современного робота — его манипулятор- отличается большим многоообразием конструктивных исполнений.
В целом построение конкретного манипулятора определяется значительным числом факторощ грузоподъемностью, скоростью и величиной перемещений, типом привода, требованиями и условиями эксплуатации и другими, но прежде всего — принятой конфигурацией манипуляционной системы, т.е. его базовой системой координат, что наглядно проиллюстрировано в гл. 3 при рассмотрении промышленных роботов. Наряду с этим конструктивный облик манипулятора зависит также от особенностей компоновочных решений и конструкций основных составных частей (или узлов) манипулятора. 5.1.
Основные составные части манипулятора При рассмотрении в гл. 4 структурных схем МС, дающих самое общее представление о конструктивном построении манипулятора, использовалось понятие "звена", как детали или жесткого элемента, не изменяющего своих размеров и формы в процессе движения и взаимодействия с другими звеньями и характеризующегося только массой, длиной и условиями перемещения, Такого представления было вполне достаточно для решения основных задач механики МС. Однако в реальном воплощении звено манипулятора как важнейший элемент конструкции имеет достаточно сложное построение, содержит, помимо жестких несущих элементов, ряд других компонентов реальной конструкции: части приводов, составляющие элементов кинематических пар; остановочные, тормозные и демпфирующие устройства и тзь Такие звенья реальной конструкции будем называть у з л ам и манипулятора.
В общем виде в состав манипулятора входят: а) несущие элементы, обеспечивающие конструктивные жесткость и прочность и служащие базой для размещения на них других составляющих узла; б) совокупность деталей, образующих кинематические пары (цапфы, оси, подшипники, направляющие и т.п,); в) устройства, обеспечивающие движения по степеням подвижности и включающие элементы приводов манипулятора (двигатели, трансмиссии, линии подвода энергоносителя и т,п.); г) элементы, ограничивающие и регулирующие величины и скорости перемещений (упоры, амортизаторы, тормозные устройства и т.п.); д) устройства (датчики) обратной связи; е) прочие устройства— предохранительные, защитные, смазочные и т.п.
176 В промышленном роботостроении узлы манипуляторов часто оформляются в виде отдельных агрегатно-сборочных единиц, имеющих унифицированные присоединительные места для состыковки с другими узлами манипулятора Такие автономные универсальные агрегатные блоки, позволяющие путем соответствующего их сочетания и компоновки собирать широкий диапазон различных конструкций ПР в соответствии с требованиями техпроцессов, принято называть м одул я м и, в манипуляторы, составленные из них, - манипуляторами модульного исполнения. В зависимости от функционального назначения, а также от вида реализуемого движения выделим следующие основные разновидности узлов. " Рука" - один из наиболее сложных узлов, сходный по своим функциям и структуре с рукой человека Завершением этого узла является рабочий орган, непосредственно взаимодействующий с объектом манипулятора.
"Рука" обеспечивает рабочему органу как переносные, так и ориентирующие степени подвижности. По структуре "руки" бывают и многозвенные. Первые имеют одну (поступательную) или две (поступательную и вращательную) степени подвижности, вторые '- несколько. Преимущественно многозвенные "руки" выполняются в виде двухзвенных с двумя переносными вращательными (сгибы) степенями подвижности. Каретка — узел, перемещающийся прямолинейно в вертикальном или горизонтальном направлениях по жестким направляющим смежного с ним узла — основания, колонны, другой каретки. Колонна, или платформа, — узлы, обеспечивающие вращательное движение относительно вертикальной оси присоединенных к ним других узлов манипулятора Блок углового перемещения, или качания (каретка вращательного движения), — узел, обеспечивающий вращательное, как правило, неполноповоротное движение относительно какойлибо оси (обычно горизонтальной) присоединенного к нему другого узла манипулятора (например, "руки" относительно колонны или каретки).
Основание — опорная конструкция, на которой размещаются узлы и системы манипулятора, может быть неподвижным или перемещаемым. В последнем случае основание оснащается устройством передвижения, реализующим одну или две (очень редко три) координатные степени подвижности манипулятора. 52. Конструктивное исполнение узлов манипулятора , Рассмотрим некоторые конструктивные схемы основных узлов манипуляторов — "рук", кареток, колонн и платформ, неподвижных и перемещающихся оснований. Охватить огромное разнообразие конструкций узлов, созданных за последние десятилетия и продол- 177 жающих интенсивно совершенствоваться, невозможно в кратком изложении, а поэтому ограничимся ознакомлением лишь с некоторыми наиболее распространенными техническими решениями.
Более подробные сведения могут быть почерпнуты из специальной литературы.(см. ссылки в конце 5 гл.), 52.1. "Руки" манипуляторов Как отмечено выше, "рука" манипулятора по своим функциям и структуре сходна с рукой человека. Наибольшее сходство имеет место у многозвенных "руке и, в частности, у двухзвенной,что наглядно иллюстрируется на рис.5.1. С~Э ДВижения Рлненлчнлую- Переносное даиженнк аяхаонча Яме лааеження Рис. 6.1. Структурная аналогия руко человека и манипулятора Функцию захватывания, удержания и освобождения обьектов выполняет звено ("кисть") 1, состоящее из основания ("ладони*') и клещевин ("пальцеве). Изменение положения захватного устройства в т каждой заданной точке рабочей зоны обеспечивает ориентирую ее ус ройство ("запястье") 2 "руки", перемещающее захватное устройство по ориентирующим степеням подвижности ), й, Щ показанным на рисунке стрелками.
Перенос захватного устройства из одной точки рабочей зоны в другую осуществляется путем вращательного перемещения )у нижнего звена ("локтя") 3 в "локтевой" кинематической паре 4 и вращательных движений у и у) верхнего звена (еплеча") 5, реализуемых в "плечевой" кинематической паре 6, установленной на основании (корпусе) 7. Итак, в общем виде многозвенная "рука" содержит звенья 178 (" плечо", "локоть" ), обеспечивающие переносные движения, ориентирующее устройство ("запястье") и рабочий орган ("кисть") в виде захватного устройства или технологического инструмента.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
