11 Конструирование манипуляционных механизмов. Структурный синтез манипуляционных систем пр

Проектирование манипуляционного механизма ПР включает структурный и параметрический синтез МС, а также проектирование приводов для МС.

Параметрический синтез разделяется на последовательность геометрического, точностного, жесткостного и прочностного синтезов.

11.1 Синтез структуры мс

Под структурой манипуляционной системы понимают состав и взаимное расположение ее кинематических пар.

Синтез структуры МС предполагает определение числа степеней подвижности, состав кинематических пар и последовательность их расположения.

При анализе структуры МС обычно выделяют транспортирующие степени подвижности в особую группу и считают, что они образуют ту или иную систему координат. Система координат определяет вид, взаимную ориентацию транспортирующих степеней подвижности и форму рабочей зоны.

Вид траектории позволяет рационально выбрать состав транспортирующих степеней подвижности.

Однако, такая простота постановки задачи синтеза структуры МС встречается далеко не во всех технологических процессах и поэтому метод выбора состава транспортирующих степеней подвижности на общность претендовать не может.

Более строгими являются задачи синтеза структуры МС, ориентирующиеся на переборные методы оптимизации структуры в соответствии с каким-либо критерием качества.

11.2 Критерии качества выбора структуры и основные ограничения

Сложность и стоимость любого ПР прямо связаны с числом степеней подвижности МС. Требования точности заставляют обеспечивать необходимую жесткость и безлюфтовость конструкции, что также отражается на стоимости робота. Избыточность степеней подвижности, обеспечивая большую универсальность ПР, усложняет вместе с тем процесс синтеза управления роботом.

В связи с этим, выработан единый показатель качества кинематической структуры – число степеней подвижности МС, т.е. критерием качества при выборе структуры МС является минимум числа степеней подвижности.

Отметим технические факторы, влияющие на число степеней подвижности робота (табл.1).

Таблица 1.

№ п/п	Технические факторы	no	nт	nк
1	Необходимость перебазирования ОМ, обусловленная: особенностями обработки детали (переход с позиции на позицию и т.п.) характером ориентации детали на позиции загрузки, выгрузки и хранения	+ +
2	Особенностями расположения в рабочей зоне оборудования и принцип его действия	+	+
3	Форма, размеры и расположение РЗ обслуживаемого оборудования (рабочих позиций)		+
4	Планировка РТК (число и расположение роботизированных позиций)		+	+
5	Система координат транспортирующих перемещений ПР	+	+	+
6	Дополнительные специальные требования к конструкции ПР (автоматическая смена захватных устройств, очистка баз деталей и станка, необходимость дополнительных перемещений)	+	+	+

n_о – число ориентирующих СП

n_т – число транспортирующих СП

n_к – число координатных СП.

Ограничения, накладываемые на МС при выборе структуры, определены требованиями технологического процесса. Основные ограничения:

• принципиальная достижимость всех точек и траекторий позиционирования (при выбранной структурной схеме), обусловленных технологическим процессом;

• обеспечение достижимости и манипулятивности во всех манипулятивных точках и манипулятивных траекториях, назначенных технологическим процессом.