2.4. Кинематическая схема манипулятора

Данный робот имеет две степени подвижности. Компоновка робота составлена по схеме П–П ( Поступательно – Поступательная).

Рис 2.1. Кинематическая схема манипулятора

2.5. Решение прямой и обратной задач кинематики

В робототехнике, есть две основные задачи кинематики: прямая и обратная [2].

Прямая задача – это вычисление положения (X, Y, Z) рабочего органа манипулятора по его кинематической схеме и заданной ориентации (A1, A2… An) его звеньев (n – число степеней свободы манипулятора, A – углы поворота).

Обратная задача – это вычисление углов (A1, A2… An) по заданному положению (X, Y, Z) рабочего органа и опять же известной схеме его кинематики.

Таким образом, решение прямой задачи говорит – где будет находиться рабочий орган манипулятора, при заданных обобщенных координатах, а обратная задача, наоборот, говорит: какое нужно совершить движение манипулятору, чтобы его рабочий орган оказался в заданном положении.

Прямая задача кинематики для конструирования манипулятора такого типа имеет вид:

;

.

Обратная задача кинематики:

2.6. Силовой расчет конструируемого манипулятора

2.6.1. Расчет звена вертикального поступательного перемещения

На рисунке 2.2. изображен механизм цепной передачи для вертикального поступательного движения.

Выбор цепи

Усилие, необходимое для вертикального перемещения, 1537,8 Н или 1,587 кН, следовательно выбираем цепь ПР–12,7–10–1 рис. 2.3., ПР–роликовые однорядные с шагом t и шириной h в соответствии ГОСТ 13568–97 «Цепи приводные роликовые и втулочные».

Таблица 2.1– Параметры цепи

Типоразмер цепи	t,мм	h,мм	Разрушающая нагрузка, кН	Масса 1м цепи, кг
ПР-12,7-10-1	12,7	10,0	10,0	0,30

Рис.2.3. Цепь типа ПР: 1 – внутреннее звено; 2 – наружное звено; 3 – соединительное звено; 4 – переходное звено; 5 – двойное переходное звено.

Движение от двигателя 1 через редуктор 2 поступает на звездочку 3 цепной передачи. Цепь 4 связанна с кареткой 5. Натяжение цепи осуществляется звездочкой 7, закрепленной на колонне механизма подъема 6.

Рис.2.2. Механизм с цепной передачей

Передача механической энергии от звездочки 3 к звездочки 7 осуществляется с помощью приводной цепи. Выбираем цепь по разрушающей нагрузки.

Выбор звездочек

Звездочки выбираем в соответствии с ГОСТ 13576-81 «Звездочки для приводных зубчатых цепей».

Шаг цепи t=12,7 мм,

Число зубьев =30 шт.

Численное значение диаметров делительной и наружной окружности звездочек рассчитывают по форму

(2.1)

(2.2)

– где – диаметр наружной окружности, мм; делительный диаметр, мм; число зубьев,

Таблица 2.2 – Параметры звездочки

Шаг цепи t, мм	Число зубьев , шт.	Диаметр наружной окружности мм	Делительный диаметр ,мм
12,7	30

Выбор двигателя

Двигатель выбираем в соответствии с приложенными усилиями:

, (2.3)

где V – скорость звена вертикального перемещения, м/c;

m – масса звена горизонтального перемещения и захватное устройство, кг;

g – ускорение свободного падения, примем так как находимся ближе к Северному полюсу, чем к Экватору, м/c² .

Двигатель ДК1–1,7, его параметры в таблице 2.3.

Таблица 2.3 – Параметры двигателя вертикального перемещения

Тип электродвигателя	Ном. момент, Н∙м	Ном. мощность, кВт	Ном. частота вращения, об/мин	Момент инерции, кг∙м3	Масса, кг
ДК1–1,7	1,7	0,17	1000	1,1	12,7