2. Манипуляторлардың кинематикалық сұлбасы

Манипулятор роботтың кинематикасы - негiзгi оның сипаттамаларының бiрi. Демек, манипуляторлардың құрылымын синтезі iске асыру мүмкiн жүйелiк көзқарас қозғаушы анықтауға қағидатты пайдалана, ал және қызмет көрсету аймағының функционалдық мүмкiндiктерi өзара iс-әрекет жүйесі таңдалған белгiлер, шарты бойымен, мұндай оңтайлы қамтамасыз еткен сияқты манипулятордың құрылымын алу, «робот - құрал - орта».

Өндiрiстiк роботтарын талдауының мәлiметтерлерi кестеде 2.1 өйткенi олардың кинематикасы есептеуiмен түйiстiрген. Роботының қозғалыстарын жиынтық түрде (операция аралық ) жаhандық, (операция iшiндегi ) (технологиялық ) жергiлiктi қозғалыстар және аймақтық таныстырылған. Роботтың қозғалыстары - жылжымалы (операция аралық ) жаhандық объектiге объектiден қозғалыс негiздеуде. Аймақтық қозғалыстар тұрақты робот жұмысшы мүшелердi орындайды - қызмет көрсету оның аймағы шегiнделер. Жергiлiктiге қозғалыс бағдарлайтын күйiнде жұмысшы мүшенiң ауысуында әкетедi немесе технологиялық операция орындауда.

Координаттар жүйесiнiң таңдауы мағына анықтайтын аса маңызды өндiрiстiк роботтарды жобалауда ие болады, өйткенi қимылдық дәреже сан, қызмет көрсету аймағына басқа осындай жағдайлардың орнын анықтауын ең жоғары дәлдiк және др.) тiк төртбұрышты координаттар жүйесiнде құрылым қамтамасыз етiледi және бастапқы орыннан бағынышты болмайды және ПРдың органдары жұмыстық жүрiс.

Тиiстi координаттар жүйесiнде әр кинематиялық құрылымды нұсқа қызмет көрсету аймағының кескiнiмен суретпен көркемделедi. Роботтың қолы бұл аймақ шегiнде жұмысшы мүшенi мүмкiн алып шық нүктенi сұқтанамын. Пайда болатын анда шектеу бұрыштық және булардағы қолдың конструктивтiк ресiмдеуiнiң ерекшелiк шақырылған сызықты ауысулары жұмысшы мүшеге мүмкiн емес енгiзетiн тыйым салынған облыстарға себепшi болады. Координаттар жүйесi, тән әр түрлi роботтардан тысқары әдебиетiнде (манипулятор негiзiнен) құрастырудың түрi бойымен олардың бөлiнуге қабылданған.

Өндiрiстiк роботтардың манипуляторларының компоновогi үлкен алуантүрлiктiң арасында басқару құрылғысының компоновкалағанда алғашқылардың бiрлерi сурет (2.1, сурет ал) 2.1): сфералық жиi қолданылатын алты негiзгi ең ерекшелеуге болады, - жеңiл жиi кездесетiн әжептәуiр таралған құрастыру және орташа өндiрiстiк роботтар ; ( сурет) (адам пiшiндi ) тұтқалы - меншiктi салмағы үнемi өскен ; (2.1, г сурет) тiк төртбұрышты перспективалы құрастыру қатысты биiк қаттылық ерекшеленедi және дәлдiк, дәнекерлегiш өндiрiстiк роботтар үшiн қолданылылады ; (2.1, д сурет) (Scara ) көлденең - иық - жақында пайда болған құрастыру және тiк жазықтықта үлкен айырмашылығы болатын үлкен қаттылық ; (2.1, е сурет) (тұтқалы манипулятормен) портал - металл кесетiн бiлдек қызмет етушi металл кесетiн бiлдек өндiрiстiк роботтар үшiн жиi кездесетiн құрастыру. Олардың анықтауын мақсатымен бол компоновоктерiн талдау оң және бойымен қолдану олардың терiс качествтер, облыстарын анықтамасы технологиялық және дамуды болжауы болашақта өндiрiстiк белгiлерге, қызықты және маңызды мiндет, бiрақ оны қарастыруы нағыз кiтап шектен шығады. ПРдың манипуляторлардың бол компоновоктерi бағалау белгiсiн сондықтан кейбiрi ғана әкелемiз.

Қызмет көрсету аймағы. Бұл манипуляторлар қызмет көрсету аймағы әр түрлi жеңiл бақылау. Сфералық құрастыру түрде қызмет көрсету аймағын молтақ қамтамасыз етедi немесе толық тор, цилиндрлiк - молтақ бередi немесе толық цилиндр, адам пiшiндi - ортақ орталық бар екi сала шектелген көлем тiк төртбұрышты - параллелепипедтiң түрiнде қызмет көрсету аймағын, көлденең - иық - молтақ цилиндр және, әйтеуiр, портал - көлденең орналасқан белағашпен күрделi формыны молтақ цилиндр.

Өлшем және қызмет көрсету аймақтарының кескiнi манипулятор кинематикалық сұлба анықталады және жеке оның буындарының ұзындығымен

Алынатын аудан. Манипуляторлардың әр түрлi түрлерiн салыстыру негiздеудiң кiшi өндiрiстiк ауданы тұтқалы, цилиндрлiк үшiн талап еткенiн ол туралы қорытынды шығаруға рұқсат бередi, және портал компоновогi, ал тең шарттар басқалары да жанында едәуiр үлкен - тiк төртбұрышты үшiн. Бұл қорытынды манипуляторлардың ерекшелiктерiнен ағады және сапалық бағалауды киюдi. Егер қызмет көрсету аймақтарының тең көлемдерiмен қабылдаса және кейбiр конструктивтiк шамалармен берсе және сандық бағалауды дегенмен алуға болады. - Манипулятор алынатын цехтың өндiрiстiк ауданы, ал өндiрiстiк робот айқынырақ.

Агрегатирлеудiң мүмкiндiгi. Белгiлеу керек, манипулятор жеке алғанда, пайдалануда тiк төртбұрышты едәуiр оңайланғандығынан және портал компоновогi және бiрнеше пайдалануда қалған күрделендiретiндiгiнен агрегаттық құрылымды өндiрiстiк роботтарды жасау.

Программалаудың ерекшелiгi. Егер бақыланса және ғана тiрек программаласа немесе (ал өндiрiстiк роботтарды қолданудың жағдайларын басым түскен сан бұл) жұмысшы мүшенiң ауысуын траектория шектi нүкте болса, онда манипулятордың құрастыруын түр бағдарламалық қамтамасыз етуде бiлiнбейдi. Жағдай том, жағалай барлық траекториясының жұмысшы мүшесiн ауысуын дәлдiгiне ерекше талаптарының қашан көрсетедi немесе жеке бөлiмшелер, жоғары бағалау оны тiк төртбұрышты құрастыру беру керек. Манипулятор программалау мұндай құрастыруы үшiн бiрнеше оңай iске асыру.

Конструктивтiк және технологиялық пiкiрлер. Демек, манипулятор таңдауға түрiндегi елеулi ықпал тигiзетiн факторларды қатар нақты өндiрiстiк задачтарды шешiмде мүмкiн пайда болсынады, ал және қызмет көрсету аймағы.

Кесте 2.1 -Өндiрiстiк роботтардың манипуляторларының кинематикасы

Кесте 2.1. - Өндiрiстiк роботтардың манипуляторларының кинематикасы

Сурет 2.1 - Манипуляторлардың компоновкасының ықшамдалған сұлбалары

Мұндай факторларды санға объектiнiң жеке нүктелерiне манипулятордың талап етiлетiн қаттылығы, орнын анықтаудың дәлдiгi, қол жетiмдiлiк, әр түрлi кеңiстiктiң жағдайларында манипулятордың қондыруын қажеттiлiктi жатады және манипулятор таңдауға әр жеке жағдайда тағы басқалар түрiндегi ықыласпен әжептәуiр жақындауы керек және жауапты.

Манипулятор кинематикалық сұлбасы ақпаратта көп болады және үлкен қызығушылық, тәрiздендерi таныстыр оқырманда пайда бола алған сұрақ бәрi жауаптарын бередi. Әрине, манипуляторлардың кинематикасы, сонымен қатар басқа тетiктер ең толық, техникалық құжаттаманың жинағын мiнездейдi.

Мысал үшiн қатары кинематикалық сұлба әкелемiз. Суретте 2.2 өндiрiстiк робот И7С сфералық құрастыруын манипулятор ықшамдалған кинематикалық сұлба көрсеткен - 690. Жетектi электр адымды қозғалтқыштарды көмекпен жүзеге асырылады және сәттердiң гидрокүшейткiштерi.

Сурет 2.2. Сфералық құрастыруды манипулятор ықшамдалған кинематикалық сұлбасы

M1-шi қозғалтқыш тiк өс манипулятордың бұрылысы айнала қамтамасыз етедi. М2-шi қозғалтқыш қай аралық секторға айналуды бәсендеткiш арқылы алып бередi, горизонталь ось қолдың бұрылысын тетiкпен арнаулы тартуымен айнала құрама өз кезегiнде. Рейкалы берiлiстiң көмегiмен МЗ қозғалтқыш радиус бойымен қолдың iшкi тетiгiн орын алмастырады. Горизонталь ось қолдың бұрылысы айнала конус тәрiздi буды, шлиц бiлiгiнен кейiн М4-шi қозғалтқышымен жүзеге асырады және бәсендеткiш. Өз өстер жұмысшы мүшенiң бұрылысы айнала М5, жетек редукторы шлиц бiлiгiнен кейiн қозғалтқыштың көмегiмен болады және төлке басқа конус тәрiздi тiстегершiгiрек және белағаш бiрлескен жұмысшы мүшеге конус тәрiздi буды. Мұндай тетiк кеңiстiкте жұмысшы мүшеге айналу кез-келген оның жағдайында алып беруге рұқсат бередi.

Қолдың жетегiн толық құрылғылар 2.3 суретте көрсеткен. Дифференциалдың бар болуы өс горизонталь ось қолдың айналуы айнала жұмысшы мүшенiң бұрылысысыз айнала өз меншiктi қамтамасыз етедi. Мұндай құрылым роботтың программалауын ықшамдайды.

а - байланған координаталармен; б - босатылған координаталармен

Сурет 2.3. Сфералық құрастыруды роботтың қолы кинематикалық сұлба

2.4 Суретте ПР манипулятор ықшамдалған кинематикалық сұлба тiк төртбұрышты құрастыру бейнеленген. Бұл құрастыру бағанада болады және портал, портал құрастыруының манипуляторлары едәуiр кiшi өндiрiстiк аудандар алады. Тәжiрибе отандық және шетелдiк робото жасауы тербелу кем бейiм тiк төртбұрышты құрастыруының манипуляторларын ол туралы куәландыр орнын анықтау жоғарғы дәлдiк не қамтамасыз ет және модульдiк принцип бойымен не қатысты жеңiл жасайды. Мысалдар ретiнде Кука фирма өндiрiстiк робот атауға болады және «Син». Бұл құрастыру бағанада болады және портал, портал құрастыруының манипуляторлары едәуiр кiшi өндiрiстiк аудандар алады. Тәжiрибе отандық және шетелдiк робото жасауы тербелу кем бейiм тiк төртбұрышты құрастыруының манипуляторларын ол туралы куәландыр орнын анықтау жоғарғы дәлдiк не қамтамасыз ет және модульдiк принцип бойымен не қатысты жеңiл жасайды. Мысалдар ретiнде Кука фирма өндiрiстiк робот атауға болады және «Син».

Таныстырылған суреттегi цилиндрлiк құрастыруды манипуляторы кинематикалық сұлба 2.5. Мұндай құрастыру циклдық басқаруы бар аз жүк көтергiштiк өндiрiстiк роботтар үшiн әжептәуiр кең қолданылылады және пневможетек «Бриго - 10», 9-С ШК және др.).

Сурет 2.4. Құрастырудың тiк төртбұрышты бағанасын манипулятор кинематикалық сұлба

Сурет 2.5. Цилиндрлiк құрастыруды манипулятор кинематикалық сұлба

соңғы годыларға өндiрiстiк роботтарды тұтқалы адам пiшiндi құрастыру кең таралуды мысалы РМ-01 (Сурет 2.6), ASEA, КУКА және т.б.

Сурет2.6. Өндiрiстiк роботтың манипуляторы кинематикалық сұлбасы

РМ-01 (1…6 – кооринаттың басқарылуларының өстерi)

Себебi барлық бол компоновоктер кинематикалық сұлба тұтқалы түрiндегi мүмкiн емес әкелу, онда робот турдың манипуляторлары екi типтiк сұлбаларды беремiз - 10: 2.7)-шi Сурет тiзбектi берiлiспен және көмекпен беруiмен конус тәрiздi 2.8)-шi Сурет жалбақтаған. 2.8)-шi Сурет сұлбада кеңiстiктiң жағдайынан тәуелсiз әр координата манипулятордың қалған буындарына манипулятордың негiздеу орналасқан жетекте боладыдан әрге дейiн қозғалыс берiлi манипулятор алтыкоординатты көрсеткенСебебi барлық бол компоновоктер кинематикалық сұлба тұтқалы түрiндегi мүмкiн емес әкелу, онда робот турдың манипуляторлары екi типтiк сұлбаларды беремiз - 10: 2.7)-шi Сурет тiзбектi берiлiспен және көмекпен беруiмен конус тәрiздi 2.8)-шi Сурет жалбақтаған. 2.8)-шi Сурет сұлбада кеңiстiктiң жағдайынан тәуелсiз әр координата манипулятордың қалған буындарына манипулятордың негiздеу орналасқан жетекте боладыдан әрге дейiн қозғалыс берiлi манипулятор алтыкоординатты көрсеткен. 2.9 суретте екi иiндi манипулятор бiр үлгiдегi кинематикалық сұлбасы бейнеленген, және де кiрiктiрме бәсендеткiшпен электр қозғалтқышты жетек ретiнде мүмкiн пайдалансын немесе гидрожетек, және де кiрiктiрме бәсендеткiшiмен электр қозғалтқышын жетек ретiнде мүмкiн пайдалансын немесе бейнеленген бiр үлгiдегi екi иiндi кинематикалық сұлба екi иiндi манипуляторлар гидрожетегi, 2.10 ал суретте - горизонталь ось қолдың айналуын жетектiң сұлбасы айнала.

Сурет 2.7. Тiзбектi берiлiспен тұтқалы құрастыруды манипулятор кинематикалық сұлба

Сурет 2.8. Конустық тiстегерiштермен тұтқалы құрастыруды манипулятор кинематикалық сұлба

а – бiр жақ көтерiп шығарылған жетектермен; б - тетiктiң бiрiншiсiн жақ әр түрлi орналасқан жетектермен тетiктiң бiрiншiсiн жақ әр түрлi орналасқан жетектермен; в - тетiктiң бiрiншiсi жағалай орналасқан жетектермен; г - екiншi тетiктiң жетегiмен «үшбұрыш бойымен»

Сурет 2.9. Екi иiндi манипулятор бiр үлгiдегi кинематикалық сұлбасы:

а – иiрмектi берiлiспен; б – конустық тiстегерiштермен; в – арнаулы тартулармен; г – тiзбектi берiлiспен

Сурет 2.10. Манипулятордың қолын айналудың жетегi бiр үлгiдегi кинематикалық сұлба