Устройство промышленного робота

Рисунок 20 – Структурная схема промышленного робота с трехподвижным манипулятором

Манипулятор промышленного робота по своему функциональному назначению должен обеспечивать движение выходного звена и закрепленного в нем объекта манипулирования в пространстве по заданной траектории и с заданной ориентацией.

Для выполнения этого требования основной рычажный механизм манипулятора должен иметь не менее шести подвижностей, причем движения по каждой из них должно быть управляемым.

Наиболее простые манипуляторы имеют две и три степени подвижности. Основной механизм руки манипулятора состоит из неподвижного звена – 0 и трех подвижных звеньев – 1,2,3. Механизм этого манипулятора соответствует цилиндрической системе координат.

В этой системе звено – 1 может вращаться относительно звена – 0 (относительное угловое перемещение ₁₀), звено – 2 перемещается по вертикали относительно звена – 1 (относительное линейное перемещение S₂₁), звено – 3 перемещается в горизонтальной плоскости относительно звена – 2 (относительное линейное перемещение S₃₂).

На звене – 3 закреплено захватное устройство или схват, который предназначен для захвата и удержания объекта манипулирования и ориентации в пространстве.

Звенья основного рычажного механизма (манипулятора) образуют между собой три одноподвижных кинематических пары (одну вращательную – А и две поступательные – В и С) и могут обеспечивать перемещение объекта в пространстве без управления его ориентацией.

Кинематические характеристики

Движения, обеспечиваемые манипулятором делятся на:

1. Глобальные – применяются для роботов с подвижным снованием; движение стойки манипулятора, которое существенно превышает размеры механизма;

2. Региональные – это транспортные движения, обеспечиваемые первыми тремя звеньями манипулятора или его «рукой», величина которых сопоставима с размерами механизма;

3. Локальные (ориентирующие) – это движения, обеспечиваемые звеньями манипулятора, которые образуют его кисть; величина которых значительно меньше размеров механизма.

В соответствии с классификацией движений в манипуляторе можно выделить два участка кинематической цепи с различными функциями: механизм «руки» и механизм «кисти».

Под «рукой» манипулятора понимают ту часть, которая обеспечивает перемещение центра схвата (точка М – региональные движения).

Под «кистью» понимают ту часть манипулятора, те звенья и пары, которые обеспечивают ориентацию схвата (локальные движения).

С труктурная схема антропоморфного манипулятора

Рисунок 21 – Структурная схема антропоморфного манипулятора промышленного робота

Структурная схема антропоморфного манипулятора, которая в первом приближении соответствует механизму руки человека (рис.21).

Этот механизм состоит из трех подвижных звеньев и трех кинематических пар: двух трехподвижных сферических (пара А_3сф и С_3сф) и одной одноподвижной вращательной (В_1в).

Кинематические пары манипулятора характеризуются:

1. именем или обозначением КП – заглавная буква латинского алфавита A, B, C, D и т.д.;

2. звеньями, которые образуют пару (0/1; 1/2; 2/3);

3. относительным движением звеньев в паре (для одноподвижных пар) – поступательное, вращательное, винтовое;

4. подвижностью кинематической пары (для низших пар от 1 до 3, для высших пар от

4 до 6);

5. осью ориентации оси кинематических пар относительно осей базовой или локальной системы координат.

Рабочее пространство манипулятора – часть пространства, ограниченная поверхностями, огибающими к множеству возможных положений его звеньев.

Зона обслуживания манипулятора – часть пространства, соответствующая множеству возможных положений центра схвата манипулятора. Это важная характеристика, она определяется структурой и системой координат руки манипулятора и конструктивными ограничениями, наложенными на относительные перемещения звеньев в кинематических парах.