55. Кинематические схемы роботов.

Роботы классифицируются в за­висимости от их кинематики, то есть способа выполнения движений.

При кинематике типа ТТТ три ос­новные передаточные оси (3 х transla­tion), начиная с опорной поверхности робота, следуют друг за другом (рис. 648). Такой тип роботов используют чаще всего в качестве портальных ме­ханизмов для погрузки-выгрузки под­донов и проведения разных монтаж­ных работ. У них квадратное рабочее пространство, а длина граней такого квадрата соответствует длинам осей X, Y и Z. Для выполнения прямоли­нейных движений в этом рабочем про­странстве отдельные оси должны пере­мещаться с разными, но стабильными скоростями. Управление такими робо­тами напоминает систему управления фрезерными станками с ЧПУ. При индивидуальном управлении осями в ручном режиме создаются отдельные сегменты прямолинейного движения в декартовой системе координат.

При кинематике типа RTT (1 х rotation + 2 х translation) две передаточ­ные оси насажены на одну вращательную ось. Поворотная колонна (первая ось) несет на себе передаточ­ную ось (вторая ось) для достижения вертикальной установки по высоте, а та, в свою очередь, удерживает еще одну передаточную ось (третья ось) для определения дальности действия в радиальном направлении. Рабочее пространство имеет здесь цилиндри­ческую форму. Когда в ручном режи­ме осями управляют индивидуально, получают для второй и третьей осей по одному сегменту прямолинейно­го движения, а для первой оси — дугу окружности, лежащую в плоскости X/Y. Чтобы выполнить программи­рование робота обычным способом с прямоугольными координатами X, Y, Z и дать ему возможность переме­щаться вдоль этих осей, системе уп­равления роботом приходится непре­рывно производить преобразования декартовых координат в полярные (машинные) координаты.

Роботы с кинематикой типа RRT (2 х rotation + 1 х translation) имеют, например одну ось вращения в качес­тве первой оси, одну поворотную ось в качестве второй оси и одну пере­даточную ось в качестве третьей оси (рис. 650). Здесь рабочее пространс­тво имеет форму полусферы. При ин­дивидуальном управлении первыми двумя осями получают сегменты кру­гового движения для каждой из них. Чтобы выполнить программирование робота обычным способом с прямо­угольными координатами X, Y, Z и дать ему возможность перемещаться вдоль этих осей, необходимо непре­рывно Также и робот в исполнении по рис. 651 имеет в качестве передаточ­ной оси не линейную направляю щую, а шарниры, выполненные по типу параллелограмма. Робот такой конструкции способен далеко вытя­нуть свою длинную тонкую «руку» в виде консоли и особенно удобен при выполнении точечной сварки кузо­вов автомобилей с использованием сварочных клещей.

Для монтажных роботов часто на­ходит применение кинематика RRT с горизонтальным автооператором. Базируясь на двух вращательных осях, за перемещающейся в горизон­тальном направлении консолью сле­дует передаточная ось для вертикаль­ного движения подъема (рис. 652). Рабочее пространство здесь — ци­линдрической формы.

Такая конструкция робота позво­ляет ему достигать высоких усилий для состыковки в вертикальном на­правлении, так как данные усилия не воспринимаются приводами шарни­ров. В горизонтальном же направле­нии эти роботы могут обеспечивать определенную податливость. Обычно подобные роботы обладают лишь одной «кистевой» осью для поворо­та заготовки, то есть имеют в общей сложности всего четыре оси. Они известны под названием SCARA (от англ. Selective Compliance Assembly Robot Arm — монтажный автоопера­тор с избирательной податливостью).

При кинематической схеме RRR (3 х rotation) все движения выполня­ются через шарнирные соединения, то есть речь идет о так называемых шарнирных роботах (рис. 653). С точ­ки зрения их рабочего пространства они занимают минимум площади, и для выполнения своих быстрых дви­жений им достаточно минимальных сил ускорения. При равных ускоряющих массах и соответственно одинаковых силах инерции, конструкция таких роботов отличается большей жесткостью и надежностью, чем у роботов с иной кинематикой.

Конструктивное исполнение большей части роботов основано именно на кинематике RRR. Такие роботы могут быть самых разных габаритов и обладают грузоподъем­ностью от 1 кг до 200 кг. Приводы для осей «запястья» находятся в «локте­вом» шарнире. Передача усилий к «запястным» шарнирам осуществляется в