PODSTAWY ROBOTYKI
PR W 3.4-3.6
1
4. Roboty i manipulatory o strukturach równoległych
Roboty o strukturach równoległych definiuje się jako roboty złożone z. dwóch tzw.
platform połączonych więcej niż jednym łańcuchem kinematycznym. Charakterystyczne dla
obrabiarek typu hexapod struktury równoległe są oparte na zamkniętym łańcuchu
kinematycznym. Taki sposób budowy ma istotne zalety w stosunku do konstrukcji
konwencjonalnych. Oś napędowa nie „dźwiga” innych osi napędowych. Dzięki małej masie
własnej członów ruchomych korzystniejsze są warunki do uzyskania dużych przyspieszeń.
Siła wychodząca z miejsca działania efektora nie jest przenoszona przez długi, szeregowy
łańcuch wielu elementów, lecz przez kilka równolegle działających ramion, z czego wynika
duża sztywność struktury układu. W następstwie przeważnie liniowego działania członów
wykonawczych w członach łączących, narażonych jedynie na obciążenie ściskające lub
rozciągające, uzyskuje się dla nich niewielki stosunek masy do sztywności. Powyższe zalety
można ująć w punktach:
możliwość realizacji ruchu w przestrzeni o 6 stopniach swobody,
korzystny stosunek masy do objętości,
duże prędkości i przyspieszenia osiągane przez platformę roboczą,
duża sztywność i wynikająca stąd wysoka dokładność pozycjonowania,
mała masa części ruchomych,
wysoka częstotliwość drgań własnych,
wszystkie napędy są identyczne (elementy powtarzalne), a silniki są umieszczone na
nieruchomej podstawie.
Przystosowanie tych struktur do przemysłu nie jest łatwe. Wiąże się to z ich wadami,
którymi są:
ograniczona przestrzeń robocza, często dużo mniejsza niż gabaryty robota,
bezpośrednie parametry geometryczno-kinematyczne są trudne do wyznaczenia,
wysokie wymagania w stosunku do układu sterowania, ponieważ są prowadzone
transformacje współrzędnych dla wszystkich sześciu osi,
występowanie punktów osobliwych w przestrzeni robota,
możliwość kolizji między podporami a efektorem,
wysokie sprzężenie między ruchomymi łańcuchami kinematycznymi,
duże cieplne długości oddziaływania.
Trudności są również związane z koniecznością efektywnego sterowania takich maszyn
w trzech lub więcej osiach jednocześnie. Dopiero wprowadzenie sterowników cyfrowych
umożliwiło prowadzenie odpowiednich obliczeń w czasie rzeczywistym.
Istnieje bardzo duży zestaw rozwiązań manipulatorów o strukturze równoległej. Podział
ich uwzględnia głównie liczbę szeregowych łańcuchów łączących platformę z podstawą,
zwanych ramionami robota. Najczęściej spotykane rozwiązania mają sześć lub trzy ramiona i
są zwane odpowiednio hexapodami i tripodami.
Według danych literaturowych maszyny na bazie hexapodów mogą mieć następujące
zastosowania:
w obróbce wiórowej: przecinanie materiału i frezowanie (obróbka form, obróbka
łopatek turbin itd.),
w szlifowaniu: szlifowanie narzędzi, dokładna obróbka materiałów ceramicznych,
w montażu: precyzyjny montaż, precyzyjne manipulowanie lekkimi przedmiotami,
w specyficznych zastosowaniach: cięcie i
(…)
… jest rozważać jako
skojarzoną z ostrosłupem będącym wyciętym narożem sześcianu o identycznych ścianach
tłocznych. Równoboczny trójkąt ściany podstawy ostrosłupa stanowi płytę mocowania
chwytaka. W wierzchołku głównym ostrosłupa P umieszczono specjalny przegub
wielokrotny, który może być traktowany jako uogólniony trzykrotny przegub kulisty,
zapewniający wspólny punkt stały przegubów trzech łączników…
…. W
przypadku manipulatorów równoległych mogą one dotyczyć prędkości i przyspieszeń
rozwijanych przez końcówkę manipulatora i są związane z dokładnością odtwarzania
trajektorii, sztywnością oraz możliwością oddziaływania siłowego na otoczenie, co jest bardzo
istotne dla robotów technologicznych wykorzystywanych np. w obróbce skrawaniem.
Podejmowane są również prace nad analizą manipulatorów pod kątem unikania…
… trzech łączników skojarzonych
z łącznikami przemieszczeń, tak ze każdy z nich ma identyczną długość jak łącznik, z którym
jest skojarzony, a na drugim końcu jest zakończony przegubem kulistym związanym z tzw.
mostkiem o długości identycznej jak krawędź boczna ostrosłupa platformy ruchomej. Mostki
są związane z wózkami silników li obrotowo, w ten sposób że punkty stałe przegubów
łączników przemieszczeń nie zmieniają swego położenia w układach wózków (znajdują się na
osiach obrotu), natomiast mostki z punktami stałymi przegubów łączników skojarzonych
mogą być obracane wokół tych osi o kąty φ1, φ2 i φ3.
Napęd tych ruchów może być też realizowany za pomocą silników za montowanych na
wózkach li lub transmitowany za pomocą mechanizmów tzw. równoległowodowych, z
silników ulokowanych na odstawie w sposób pokazany…
… platformie odpowiednią liczbę stopni swobody.
4
Rys. 34. Platforma Stewarta
Dla przestrzennych manipulatorów równoległych typu (6-6) o szczególnych
proporcjach wymiarów, np. o symetrycznym rozmieszczeniu przegubów przy płaskiej
podstawie lub płaskiej platformie (rys. 35). można otrzymać jawne rozwiązania zadania
prostego kinematyki do określenia położenia członu roboczego. Nic więc dziwnego, że
manipulatory…
… ruchliwość efektora,
nie występuje problem zginania czy skręcania kabli,
kompatybilna budowa, z powodu uporządkowania wszystkich napędów wzdłuż jednej
głównej osi,
nieskomplikowane sterowanie, gdyż zadanie proste i odwrotne kinematyki jest
rozwiązywalne analitycznie.
Dodatkową zaletą zastosowania takiego rozwiązania jest możliwość usunięcia
wewnętrznego łańcucha kinematycznego i przez to zredukowanie…
…
stanowi dodatkową oś ruchu, zwiększa strefę manipulacyjną robota, umożliwia obsługę kilku
stanowisk roboczych lub montażowych. Mogą nim być szyny, a także suwnica lub brama.
Roboty suwnicowe i bramowe zaliczają się do mobilnych tylko wówczas, gdy w suwaku jest
zamocowany robot manipulacyjny.
Na rys. 43 przedstawiono ruchomy robot ROMEO. Ma on pięć osi napędzanych
silnikami elektrycznymi i jedną oś…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)