Артоболевский И.И. - Теория механизмов и машин (1073999), страница 126
Текст из файла (страница 126)
Зрле. Схема сеаьсинного привода манипу. совпадает с ним. Величина аятора момента есть функция от рассогласования. Сервоманипуляторы получили значительное распространение. 4'. Манипукяпюры с кнопочным управлением, Манипуляторы данного вида состоят, по существу, из исполнительного органа, который оснащен силовыми приводами (электрическими, гидравлическими или пневматическими) и связан с пультом управления электрокабелем.
Число степеней свободы этих манипуляторов доходит до 9 †. Они могут быть рассчитаны почти иа любую грузоподъемность. Для увеличения зоны обслуживания исполнительный орган обычно устанавливается на крановых системах различного типа З г»ь нвкотогыв вон»осы гвомвтгии мхнипэлято»ов ВЗ1 й 131. Некоторые вопросы геометрии манипуляторов 1'.
Копирующие манипуляторы состоят из двух механизмов — управляющего и исполнительного. Анализ работы таких манипуляторов связан с исследованием обоих этих механизмов. В тех случаях, когда последние соединены друг с другом посредством кинематической связи, их движения полностью совпадают. В манипуляторах с магнитными муфтами или со следящими приводами исполнительный механизм воспроизводит движения управ. ляющего механизма лишь приближенно.
В подобных системах постановка задач кинематического анализа управляющего и исполнительного механизмов оказывается различной. В первом по заданному пространственному движению захвата определяются движения звеньев кинематической цепи. Во втором по относительным движениям звеньев находится движение захвата в системе с несколькимн степенями свободы. 2'. Рассмотрим задачу о положениях звеньев манипулятора. Захват управляющего механизма, перемещаемого оператором, является входным звеном с пространственным движением. Это движение можно задать с помощью шести функций; хн = хн (1), цн = ун (1), гн = гн (1), р=ф(1), в=0(1), р= р(1), (30,2) или на подвижных автономных основаниях. За последними системами закрепилось название «моботы». Манипуляторы с кнопочным управлением при необходимости могут снабжаться программирующим устройством для работы в автоматическом режиме по записанным командам.
У. Манипуляторы е автоматическим управлением. Эти манипуляторы могут быть подразделены на два типа. Первый тип— манипуляторы с жесткой программой действия, они воспроизводят определенную совокупность движений, включенных в программу. Подобная программа обычно записывается на магнитную ленту в ходе первого цикла работ, выполняемого оператором, а затем периодически повторяется.
В манипуляторах второго типа операции движений определяются ЭВМ на основе информации о внешней среде. Такое направление развития манипуляторов является весьма перспективным. В настоящее время разрабатываются роботы-манипуляторы с так называемым «искусственным интеллектом». Эти роботы обладают чувством осязания — с помощью специальных датчиков, «зрением» вЂ” с помощью телевизионной аппаратуры и т. д. Они способны выполнять элементарные операции сборки, перемещения объектов по заданной программе и т. д.
Эти машины обладают свойством адаптации и самообучения. вял Гл. 80. СВЕДЕНИЯ ПО ТЕОРИИ РОБОТОВ И МАНИПУЛЯТОРОВ где хи, у„, ан — координаты центра захвата, ф О, ф — эйлеровы углы. Первые три функции определяют перемещение центра захвата, а остальные три — вращательное движение относительно этого центра.
В задачу о положениях включаем определение положений звеньев в системе координат Вхвуега (рис. 30.15), углов относительного поворота звеньев и абсолютных координат точки на Рис. 80,10. Схема расположения коор. дипатимх осей ввеиьев рука» манипу- лятора Рис. 80.10. Кинематиееская схема руки» манипулятора Р = у' ае10 = 81)в+ 1414 (30.3) >) Ов а к и ион А. Г. Кинематияеское исследование пространственной цепи управления манипулятора//Изв.
вузов, Машиностроение. — 1971.— да 14. звене механизма (рис, 30.10). Для решения этой задачи используется метод замкнутого векторного контура с некоторыми дополнениями к нему, изложенными з работе А. Г. Овакимова '). Вначале определим положение звеньев ВС и СЕ. Пронумеруем подвижные звенья т = 1, 2, ..., 6 манипулятора, начиная с ближайшего к стойке звена. Обозначим через 1, = 1по, 1, = 1ои, 1, = 1кн длины звеньев, а чеРез 1„14, 1, — единичные вектоРы осей звеньев 2, 4 и 6.
Радиус-вектор г точки Н и орт 1, известны из функций (30.2), поэтому известными являются и проекции реи р„, р, радиуса- вектора точки Е1 $ !31. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ГЕОМЕТРИИ МАНИПУЛЯТОРОВ Ех»2 Этот вектор расположен в плоскости Р, называемой базовой. Отсюда следует, что З!П гугу = рх/у~р,', + Р'„СОЯ грю = Ру/Р~ру+ Рг. Для определения положения осей звеньев 2 и 4 имеем систему уравнений 1212+ 111! = Р, 12 = !» 1! = !» (12 Х 1») 12 0; (30.4) последнее из них выражает компланарность векторов 1„р, 1, и перпендикулярность вектора 1, х р плоскости Р. Исключим вектор 1,, перенося в первом из уравнений системы (30.4) вектор 1,14 в правую часть и возводя обе части уравнения в квадрат: (1212 — Рг)' = ( — 1212)' После преобразований получим Р 1,=Ь, где Ь = (1,' — Г,'+ Р')121„а р' = р-', + р', + р',.
Выражая век- торы, входящие в уравнения (30.4) и (30.6), через их проекции, придем к такой систел!е уравнений! 2 2 2 122 + !2у + !2» = (» !гуру !ухру = О» Рх!ух + Ру(!у + Р»12» = Ь. Из последних двух уравнений системы (30.6) найдем ! — —,(ЬРУ вЂ” Р Ру!2 ) ! !2» — г г (Ьрг Рхрг!2х) Подставляя зти выражения в первое из уравнений системы (30.6) и разрешая его относительно 1„, получим Мы получаем два решения, отличающиеся знаком перед ра- дикалом, обусловленные тем, что одному и тому же положению захвата отвечают две симметричные по отношению к вектору р схемы расположения осей звеньев 2 и 4 (рнс. 30.16).
После определения орта 12 можно найти единичный вектор 1,= 121 (30.5) (30.6) 1 = (Р— 1212)/12 32. Для решения остальных вопросов задачи о положениях со звеньями т 1, 2, ..., 6 связываем декартовы системы координат (рис. 30.16). В каждой из точек В, С, Е помещены начала В24 ГЛ. 00. СВЕДЕНИЯ ПО ТВОРИИ РОБОТОВ И МАНИПУЛЯТОРОВ координатных систем двух соседних звеньев, соответственно т и 2, 3 и 4, б н б.
Осн х, направляем вдоль осей АВ, ВС, СЕ н ЕВ звеньев (х, еа х„х,— : х„х, = х,). Оси г, Вз ам г0 н ВА совмещены с осями шарниров В, С н Е (г0 ~~ХА), а ось г0 направлена параллельно и в ту же сторону, что и ось |0. Таким образом, 1, = = !0 10 = т» Ф, = Ф0 = Ф„Ф0 —— й„а нскомые углы относительного поворота звеньев равны ч'10 = р» у0 (Хо)! (Р01 Хм Х1 (ХТ) (Рзв ХА~ Х0 (Х0)! чч0 = Х4 Х0 (Х0); <р00 = Х0, ХА (ХА)'! фм = Х0, Х0 (Х0). В скобках указаны оси, перпендикулярные плоскости соответствующих углов н определяющие положительное направление их измерения, Определим орт Ф„ для чего вычислим предварительно функции СОЗ<Р0, = !0 1„ 3!П1Р00 = ~ 7~ 1 — СОЗ'Ч00.
Два значения угла ф04, отличающиеся знаком перед радикалом, обусловлены тем, что при одном и том же положении захвата ось г0 может быть направлена в ту илн другую сторону. Так как осьг, шарнира Е ортогональна осям х, ге х4и х, ез х„ то орт Ф, этой оси может быть определен из выражения Ю, х Ф, Бю Фм Для звеньев У = 2, 3, 4, 5 орты !,, Их осей у, определяются по найденным ортам осей х, и г, нз выражения т', = Ф„х 1„. После этого могут быть вычислены функции созф„,,=1, !„» з!П~р„,=(„~,, (У=2, 3, 5), соз(р», т = Ф, й.-» зшфв01 — Ф',/.-~ (У = 4) которые однозначно определяют значения соответствующих углов.
Теперь у нас имеются все необходимые данные для того, чтобы составить выражение радиуса-вектора любой точки механизма и определить его абсолютные координаты. В частности, для некоторой точки 30 на звене 8 (рис. 30.!6) с относительными координатами и» и„и, будем иметь гз„= 80(0+ 40и, +,/зи0+ й~из. 4'. В теории манипуляторов для интегральной оценки геометрических качеств манипулятора предлагается коэффнциент сервиса. Шесть степеней свободы, которыми обладает захват, позволяют ему занимать произвольное положение в некоторой области пространства. Эту область ограничивают конкретные связи кинематической цепи, в том числе н длины звеньев. $13Ь НЕКОТОРЫВ ВОПРОСЫ ГЕОМЕТРИИ МАНИПУЛЯТОРОВ Яз Пусть, как н ранее, точка Н вЂ” центр захвата, а 1, — его длина.
Рабочим объемом У называется область возможных положений центра захвата, допускаемая связями манипулятора, Совокупность возможных положений оси захвата, при которых центр его Н находится в данной точке рабочего объема, определяет телесный угол в,г,е,е, 3 (30.8) »1 1 называемый пространственным углом обслуживания или углом сервиса (рнс. 30.17). Здесь Зе,е,в,е, — площадь сферической поверхности шарового сектора.
Найбольшее значение угла сервиса равно 4П. Отношение 6= (30.9) называют коэффициентом сервиса вданной точке. Он может изменяться от 0 до 1~ 0 .4 8 ~( 1. Среднее значение коэффициента сервиса в рабочем объеме Вср = Дальнейшее изложение будем вести на примере конкретного манипулятора (см. рис. 30.15).
Исследуем для него расположение зон сервиса. б', В выражении (30.3) р есть одна нз сторон треугольника ВСЕ, лежащего в плоскости Р. Поэтому имеем очевидные не. равенства; (30,12) !» 161в ! )~ ! 1» — 14 ! Выявим зоны рабочего объема, в которых коэффициент сервиса 6 = !. Этн зоны мы будем искать в виде пространства, ограниченного полусферами. Определим наружный предел зоны. Задача сводится к нахождению таких точек с радиусами-векторами г = Яи в которых при некотором направлении векзора 1»1» величина ! г — 1„1,! достигнет наибольшего значения 1,+1,. !г — 11,!„= !Я, — 1„1,! = 1,+ 1м (30.13) Отметим, что для любой точки, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
