To tylko jedna z 40 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
PODSTAWY ROBOTYKI
PR W 3.8
8. Konstrukcja mechaniczna manipulatora
Spis treści
1. Pojęcia i definicje
- maszyna cybernetyczna
- mechanizm cybernetyczny
- manipulator
- manipulator antropomorficzny
- pedipulator
- maszyna krocząca
2. Podstawowe podzespoły manipulatorów
- schemat blokowy manipulator
3. Konstrukcja mechaniczna manipulatora
- liczba stopni swobody manipulatora
- schemat kinematyczny manipulatora
- przestrzeń robocza manipulatora
- udźwig manipulatora
- dokładność manipulatora
4. Klasyfikacja manipulatorów
- klasyfikacja oparta na kryterium rodzaju sterowania
- klasy manipulatorów antropomorficznych
5. Elementy mechaniczne manipulatorów
- podstawowe zespoły mechaniczne
- układy przekazywania napędu
- hamulce, rygle, zderzaki
- manipulatory o budowie modułowej
- tory jezdne
6. Zagadnienia dodatkowe, ciekawostki
- roboty i manipulatory do prac podwodnych
1. Pojęcia i definicje
Większość maszyn wytwarzanych mniej więcej od połowy dwudziestego wieku należała do klasy
maszyn: roboczych, silnikowych, technologicznych i transportowych. Pojawienie się nowej grupy
maszyn, a mianowicie maszyn cybernetycznych, do których zaliczamy układy modelujące procesy
biologiczne i fizjologiczne przebiegające w przyrodzie ożywionej, w tym u człowieka i u zwierząt,
spowodowało konieczność rozszerzenia klasycznej definicji maszyny zaproponowanej jeszcze
przez F. Reuleaux w 1875 roku.
W roku 1963 I. Artobolewski zaproponował następujące określenie maszyny: maszyna jest
to sztuczne urządzenie przeznaczone do częściowego lub całkowitego zastępowania funkcji
energetycznych, fizjologicznych i In
telektualnych człowieka. Funkcje energetyczne należy tutaj rozumieć jako zastępowanie
pracy fizycznej, funkcje fizjologiczne jako zastępowanie organów, np. kończyny górnej lub dolnej,
a możliwości intelektualne jako właściwości adaptacyjne przy współdziałaniu maszyny
cybernetycznej z otoczeniem. Tak określoną maszynę będziemy nazywali - cybernetyczną.
Mechanizmem cybernetycznym będziemy nazywali część maszyny cybernetycznej
zastępującej czynności ruchowe człowieka, np. w zakresie manipulacyjnym lub lokomocyjnym.
Manipulatorem będziemy nazywali mechanizm cybernetyczny przeznaczony do realizacji
niektórych funkcji kończyny górnej człowieka. Wyróżniamy tutaj dwa rodzaje funkcji:
manipulacyjne (manus - ręka) wykonywane przez chwytak i wysięgnikowe realizowane przez
ramię manipulatora.
Współczesne manipulatory składają się z pojedynczego łańcucha kinematycznego otwartego
o 5 do 9 stopniach swobody lub zdwojonego łańcucha, zespołu siłowników (napędu), układu
sterowania, czujników i układu zasilania. Na rys. 1 pokazano schemat blokowy manipulatora.
Rys. 1. Schemat blokowy manipulatora
Manipulatorem antropomorficznym nazywamy układ podobny do kończyny człowieka
(anthropos - człowiek i morphe - kształt) pod względem kształtu (w sensie anatomicznym) oraz
fizjologicznym (w sensie funkcji), czyli działania (rys. 2).
Rys. 2. Manipulator kopiujący o kształcie antropomorficznym
(…)
…, ale z łańcuchami, których jedno ogniwo, zwane ostoją, jest unieruchomione.
Liczba stopni swobody w ruchu względem tego unieruchomionego ogniwa, zwana także stopniem
ruchliwości łańcucha kinematycznego, jest wyrażona wzorem:
W’ = 6(n – 1) – 5n5 – 4p4 – 3p3 – 2p2 – p1
W łańcuchu kinematycznym robotów przemysłowych jedno ogniwo jest nieruchome i liczbę
stopni swobody robota oblicza się według powyższego wzoru…
… usytuowanie dwu układów współrzędnych prostokątnych jest określone przez
przemieszczenie początków układów oraz obrót osi współrzędnych.
Na rys. 11 przedstawiono schemat kinematyczny robota przemysłowego (Horizontal 80 firmy
Renault), w którym występują pary obrotowe i para postępowa. Na schemacie można wyróżnić
dwie części: ramię i kiść.
Rys. 11. Schemat kinematyczny manipulatora robota przemysłowego…
… zmiany kierunku obrotu są stosowane
konwencjonalne mechanizmy złożone z kół zębatych. Nowym, bardzo efektownym rozwiązaniem,
które znalazło zastosowanie m.in. w robotach IRb firmymy ASEA, są przekładnie falowe.
Przekładnie falową walcową przedstawiono na rys. 30. Przekładnia składa się z trzech
zasadniczych części:
- Owalnego generatora fali osadzonego na wale napędzającym;
- Pierścienia elastycznego…
…) jest identyczny, lecz zamocowany po przeciwnej stronie
ramienia robota. Ruch postępowy siłownika jest zamieniany za pomocą przekładni łańcuchowej na
ruch obrotowy, a ten z kolei poprzez parę kół zębatych stożkowych przekazywany jest na wałek
usytuowany wzdłuż linii wysuwu ramienia. Wałek przekazuje ruch obrotowy tulei znajdującej się
już w części wysuwnej ramienia. Dzięki prowadnicy kulkowej między wałkiem…
… a tuleją, możliwy
jest przesuw tulei przy wysuwie ramienia.
Rys. 34. Układ przekazywania napędu w ruchach lokalnych robotów Uniamte serii 2000 i 4000 –
skręcanie kiści
Przykład innych rozwiązań układów przekazywania
Na rys. 35 przedstawiono schemat układu przekazywania napędu w ruchach regionalnych
robotów IRb. Zastosowano tu elementy napędowe o ruchu obrotowym - silniki elektryczne. Silnik I obrotu…
…
są używane przy pozycjonowaniu dymensyjnym. Są one potrzebne przede wszystkim przy napędzie
elektrycznym. Gdy część manipulacyjna robota o napędzie pneumatycznym lub hydraulicznym
zatrzymuje się po wykonaniu ruchu, to jest ona utrzymywana w danym położeniu dzięki ciśnieniu
czynnika roboczego w siłowniku. Natomiast, gdy zatrzymuje się po wykonaniu ruchu robot
napędzany silnikiem elektrycznym…
… (o udźwigu 600 N).
Hamulec (luzownik), działa w ten sposób, że jest stale zaciśnięty, a zwalniany tylko na czas
wykonywania ruchu obrotowego przez daną oś. Do korpusu stanowiącego element nieruchomy,
względem, którego obraca się wał napędzany, przytwierdźmy jest magnes stały w kształcie kubka.
Do wału napędzanego przytwierdzona jest ferromagnetyczna tarcza. Tarcza jest przyciągana przez
magnes i przylegając…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)