1 Тасымалдау функциясын орындауға арналған манипуляторлық құрылғылар

Манипуляторды зерттеу кезінде олардың механикалық бөлігін қарастыруға ерекше көңіл бөлуі тиіс. Олардың кинематикалық сұлбалары мен құрастырылуы, сондай-ақ олардың жұмыстарының сапасы манипулятордың қозғалтқыштың мүмкіндіктеріне байланысты болады. Манипуляторларды құрастырудың типтік варианты тұйық емес кинематикалық тізбектерді қолдану болып табылады бүгінде оны роботтардың басым көпшілігінде қолданылады. Егер роботтардың пайда болу тарихын бағалап қарасақ, адам қолының әр циклын қайталаушы механизмдерді көрсететін осындай құрылғылардың алғашқылары манипуляторлар екенін байқау қиынға соқпайды.

Бұндай құрылғылар кибернетиктердің қолымен машина механикасының мамандарының қатысуысыз жасалынған.

Қазірге дейінгі шығарылған роботтар қарапайым адам тәріздес, түп нұсқадан көп алшақтықта қалып отыр, тек басқару жүйесі ғана жетілдірілген, ал механикалық бөлігі өзгеріссіз қалуда. Тек осы соңғы кездерде ғана механика саласының мамандары роботтардың механикалық бөлігіне мән бере бастады, көптеген еңбектер арналды. Бұл еңбектерде тұйық емес кинематикалық тізбектер негізінде құрылған манипуляторлар үнемі механизмнің талап етілген қаттылығына, дәлдік пен позициялануына қол жеткізуге мүмкіндік бере бермейді және төменгі жиеліктегі тербелістерге бейім болып келеді.

Звенолардың қаттылығының артуы барлық манипуляторлардың массасының үлкеюіне алып келеді, яғни соған сай оның жүк көтеру қабілеттілігі төмендейді. Қосымша басқару әсерлері ендіру жолымен дәлдікпен позициялауды көтеру басқару жүйесін күрделендіріп жібереді. Сонымен қатар, мұндай манипуляторлардың жетекші звенолардың приводтарының жүйелерін ұйымдастыруда белгілі бір қиындықтар болады. Мұнда манипуляторлардың кинематикалық тізбектердің тұйықталмауынан салмақ күші мен қол звеноларының инерциясынан болатын статистикалық және динамикалық жүктемелерден өту қажеттілігімен байланысты приводтардың қуаттылығының біршама бөлігін жоғалтады. Сондықтан механизмнің қозғалтқыш звеноларында орналастырылған приводты қозғалтқыштарға қойылатын талап - қозғалтқыштаң массасына қуаттың максимальді қатынасы. Ал приводтардың негізге орнатылуы орындаушы органдардың түрленуіне алып келеді.

Конструкцияның жоғарғы қаттылығы есебінен қол жеткізген үлкен дәлдіктегі манипуляторлардың жасалуы соңғы кездері ерекше кезге түскен негізгі тенденциялардың бірі болып табылады.

Бұл қасиеті тұйық кинематикалық тізбектер негізіндегі манипуляторларды қолдану есебінде іске асырылады. Мұндай манипуляторлар қолданыста жоғары қолдау тауып отырған жоғары дәлдіктегі роботтардың жаңа заманға теориялық негізі болып саналады, мысалы, жинақтау және дәнекерлеу жұмыстарында.

Тұйық кинематикалық тізбек негізіндегі маипуляторларды жасау мен оларды зерттеулеру әр түрлі көзқарастағы көптеген еңбектер жарық көрді. Мысалы осы типтегі құрылымдардың бірі болып табылатын платформалық типтегі манипулятор(сурет1.1)

Сурет 1.1 - Платформалық типтегі манипуляторлар

Бұл манипулятордың аты Платформа 1 қатысты алынған. Мұнда әдетте схват орналасқан. Платформа негізбен 2 тікелей шарнирлермен жеке сызықтыө приводтармен 3 байланыстырылған. Ол жоғарғы қаттылықпен ерекшеленеді, яғни соған сай дәлдікпен позицияланады.

Бірақ берілген типтегі манипулятордың қызмет көрсету аумағының көлемі үлкен емес екендігін айтып көрсете кетуіміз керек.

Сондай-ақ жазық тұйық кинематикалық тізбектер негізіндегі манипуляторларды қолданудың да болашағы бар деп саналады, шынығында 1.2 суретте берілген жазық манипуляторларда схват тасымалдаушы қозғалысын іске асыру үшін 2 еркіндік дәрежесі бар.

Бұл манипуляторлардың дәлдікпен позициялануы тұйық емес кинематикалық тізбектер негізіндегі қарапайым манипуляторлардың дәлдігінен бірнеше есе жоғары. Бұл манипуляторға тән сипат приводты қозғалтқыштардың негізінде орналасуы, олардың жүк көтергіштік мүмкіндігін арттырады. Зерттеу көрсеткендей, жылдам қозғалғыштыққа қатысты тұйық манипуляторлар бірқатар жағдайларда тұйық емес кинематикалық тізбекті манипуляторларға қарағанда басымдылық көрсетеді.

Сонымен бірге тұйық кинематикалық тізбектер негізіндегі манипулятор тұйық емес кинематикалық тізбектер негізіндегі дәстүрлі манипуляторларға жол береді,және сол корсеткіштерді атап кетуіміз керек.

Бұл қызмет көрсету аумағының көлемі. Манипуляторлардың звеноларының ұзындығына тәуелді қызмет көрсету зоналарын анықтайтын кинематикалық анализ жұмыста көрсетілген.

Мұнда кейбір есептеулер мен иллюстрациялар, тұйық кинематикалық тізбектер негізіндегі манипуляторлар тұйық емес кинематикалық тізбектер негізіндегі манипуляторлармен салыстырғана қызмет көрсету зонасы салыстырмалы түрде аз екендігін көрсететін дәлелдіктер келтірілген.