10

Федеральное агентство по образованию

Белгородский государственный технологический университет им. В.Г.Шухова

Кафедра технологии машиностроения

Утверждено

научно-методическим

советом университета

Исследование кинематики манипулятора промышленного робота. Прямая задача о положениях манипулятора Практическое занятие №3

Методические указания к практическим занятиям

по дисциплине «Робототехника в ПСМ и изделий», «Роботы и РТК»

для студентов специальностей 270101, 150101

(очное и заочное отделения)

Белгород 2006

УДК 621

ББК

С

Составители: Бондаренко В.Н., канд. техн. наук, проф.

Душенков Д.Н.,инженер

Рецензент: Калашников А.Т., канд. техн. наук, проф.

Исследование кинематики манипулятора промышленного робота.

Прямая задача о положениях манипулятора:Методические указания.

– Белгород: Изд-во БГТУ им. В.Г.Шухова, 2006.– 25с.

В настоящих методических указаниях приводятся основные

сведения о промышленных роботах (ПР), методике исследования

кинематики манипулятора промышленного робота и решения

прямой задачи о положениях манипулятора

на базе ПР кафедры «Технологии машиностроения»

Издание предназначено для студентов специальностей 150101

УДК

©Белгородский государственный

технологический университет

(БГТУ) им. В.Г.Шухова, 2006

1. Цель кинематического анализа манипулятора ПР

Задачи кинематического анализа манипуляторов приходится решать на различных этапах проектирования и управления роботами. Целью кинематического анализа является определение положения, скорости и ускорения произвольной точки звена исполнительного механизма (схвата) в различных системах координат.

Различают прямую и обратную задачи о положении манипулятора. При решении прямой задачи о положении манипулятора рассчитывают положение схвата, а также звеньев манипулятора по заданным относительным перемещениям в кинематических парах относительно неподвижной системы координат. Обратная задача состоит в определении необходимого взаимного расположения звеньев при заданном положении схвата.

Цель настоящей лабораторно-практической работы – освоение методики решения прямой задачи о положениях манипулятора и экспериментальное определение формы и размера рабочей зоны. Кинематический анализ манипулятора ПР удобно проводить используя метод матриц, изложенный в [1], т.к. он ориентирован на применение ЭВМ.

2.Оборудование и принадлежности.

2.1. Промышленные роботы лаборатории кафедры «Технология машиностроения»

2.2. Паспортные данные на промышленные роботы

2.3. ПЭВМ, рулетки.

2.4. Программа расчёта положения схвата ПР(MatCad)/

3.Содержание работы.

При постановке и решении задач кинематики обычно составляют расчетную кинематическую модель манипулятора, в основу которой должны быть положены предполагаемые или имеющиеся геометрические размеры звеньев, а также типы, количество и распределение кинематических пар. Затем осуществляется выбор систем координат звеньев, используемых при описании движения манипулятора.

Кинематические структуры манипуляторов ПР изучены в предыдущей работе и используются при проведении кинематического анализа. Размеры звеньев и величины линейных и угловых относительных перемещений измеряются с помощью рулетки, уточняются по паспортным данным и после согласования с руководителем заносятся в расчетный эскиз.

При выборе систем координат, используемых при описании движения манипулятора, с неподвижным основанием связывается система осей . Системасвязана со звеномi и имеет ось , совпадающую с осью сочленения (относительного перемещения) звеньевi и i+1. Номера звеньев обозначаются как . Индекс 0 соответствует неподвижному основанию, индексп ─ рабочему органу (схвату). Система осей не связана с подвижным соединением звеньев. Она определяет ориентацию и положение рабочего органа. Выбор систем координат производится по специальным правилам, позволяющим уменьшить трудоёмкость вычислений.

Далее для каждой пары звеньев манипулятора определяются перехода из одной системы координат в другую. Таких параметров четыре: один из них является обобщенной координатой, а три других ─ конструктивными константами. При расчёте значение обобщенной координаты задаётся руководителем работы. Тип кинематических пар и значения параметров сводятся в таблицу 2. Навык в составлении подобных таблиц совершенно необходим, поскольку такие таблицы исчерпывающим обра­зом описывают кинематические схемы манипуляторов и являются входной информацией для кинематического расчета на ЭВМ.

В соответствии с таблицей 1 составляются матрицы M_i преобразования систем координат, а затем вычисляются элементы матрицы А_0.