Кинематический и конструктивный анализ ПР

Как известно, для перемещения тела в пространстве и его произвольной ориентации механизм должен иметь не менее 6 степеней подвижности: 3 — для осуществления транспортных (перенос­ных) движений и 3 — для ориентирую­щих движений. Сказанное иллюстриру­ется возможностями руки человека (рисунок 2, а), которая от предплечья до фаланг кисти имеет 22 степени подвиж­ности, что обусловливает универсальные способности человека при выпол­нении им производственных функций. Однако, как следует из рисунок 2, а, вся совокупность перемещений кинемати­ческих звеньев руки человека сводится к транспортным (переносным) движе­ниям х, у и z в декартовой системе координат, а также ориентирующим дви­жениям α_x, α_y, α_z относительно соответствующих координат. Поэтому эк­вивалентом руки человека может слу­жить механизм (рисунок 2, б), способный выполнять ту же совокупность движе­ний и являющийся промышленным ро­ботом с шестью основными х, у, z, α_x,α_y, α_z и одной дополнительной

(обеспечивает движение губок захватного уст­ройств) степенями подвижности.

Рисунок 2 - Степени подвижности руки человека (а) н антропоморфного механизма (б)

Кинематическая структура ПР и их двигательные возможности определяют­ся видом и последовательностью распо­ложения кинематических нар. В свою очередь, характер движений рабочих ор­ганов ПР при выполнении вспомогатель­ных и технологических операций и пере­ходов диктуется производственными условиями. Различают глобальные, региональные и локальные движения.

Глобальные (межоперационные) дви­жения — это перемещения ПР на рас­стояния, превышающие размеры самого робота, при обслуживании технологи­ческих объектов (линий). От возможнос­ти совершать глобальные движения за­висит мобильность робота, и для их реализации робот снабжается подвиж­ным основанием (в противном случае робот является стационарным).

Региональные движения — это пере­мещения рабочих органов ПР в преде­лах его зоны обслуживания. Конфигу­рация и размеры этой зоны определя­ются геометрическими параметрами зве­ньев руки робота. Таким образом, ре­гиональные движения относятся к внутри операционным.

К локальным движениям рабочих ор­ганов ПР принято относить перемеще­ния на расстояния, не превышающие их размеров. Это главным образом ориен­тирующие движения кисти при выпол­нении технологических операций.

Как ориентирующие, так и транспорти­рующие движения должны выполняться с высокой точностью совокупного учас­тия всех звеньев кинематической структуры ПР. Поэтому при создании робо­тов, копирующих физические функции руки человека, следует учитывать не только наличие звеньев, обеспечиваю­щих совокупность движений, но также вид и последовательность их располо­жения в структуре.