KINEMATYKA I

DYNAMIKA

MANIPULATORÓW

I ROBOTÓW

Literatura podstawowa

1. Poul R.P.: Robot Manipulators: Mathematic,
Programming and Control. Cambridge, Massachusetts
and Londyn: MIT Press 1983.

2. Groover M.P.,Weiss M., Nagle R.N.,Odrey N.G.:
Industrial Robotics Technology, Programming and
Applications. New York, St. Louis, San Francisco,
Auckland, Bogota, Hamburg, Johannesburg, London,
Madrid, Mexico, Montreal, New Delhi, Panama, Paris,
Sao Paulo, Singapore, Sydney, Tokyo, Toronto:
McGraw – Hill, Inc., 1986.

Olędzki

A.:

Podstawy

teorii

maszyn

mechanizmów. Warszawa: WNT, 1987.

4. Świder J.,Wojnarowski J.: Modelowanie analogowe
w kinematyce. Skrypty Uczelniane Politechniki
Śląskiej. Nr 1525, Gliwice: 1990.

Wojnarowski

J.,

Nowak

A.:

Mechanika

manipulatorów – robotów w opisie motorów.
Skrypty Uczelniane Politechniki Śląskiej, nr 1162,
Gliwice: 1993.

Wojnarowski

J.:

Metodyczne

ćwiczenia

laboratoryjne z mechanicznej teorii maszyn.
Skrypty Uczelniane Politechniki Śląskiej, nr 1162,
Gliwice: 1993.
7. Szkodny T.: Manipulatory robotów przemysłowych.
Skrypty Politechniki Śląskiej, nr 1530, Gliwice: 1990.
8. Praca zbiorowa pod redakcją A. Moreckiego
i J. Knapczyka: Podstawy robotyki. Teoria i
elementy manipulatorów i robotów. Warszawa: WNT,
1993.

Literatura uzupełniająca:

1. Kobrinskij A.A., Kobrinskij A.E.: Manipulacionnye
systemy robotov. Moskwa: Nauka, 1985.
2. Gutowski R. : Mechanika analityczna.
Warszawa: PWN, 1971.

Pojęcia podstawowe stosowane w robotyce

Robotyka

- interdyscyplinarny dział nauki obejmujący
studia nad rozwojem struktur, konstrukcji i
sterowań robotów, które mają na celu adaptację
tych maszyn do
zautomatyzowanych procesów produkcyjnych
i technologicznych.

Robot – robot przemysłowy

- urządzenie techniczne przeznaczone do realizacji
czynności

manipulacyjnych

lokomocyjnych

człowieka;

robot

posiada

pewien

poziom

energetyczny, informacyjny i ‘inteligencji
maszynowej (sztucznej)’; wyposażenie robota w
czujniki ‘słuchu’, ‘wzroku’, ‘czucia’, umożliwia
rozpoznawanie przez robota przedmiotów w
przestrzeni i zapewnia mu ograniczoną
autonomię działania i lokomocji.
Robot przemysłowy składa się z dwóch oddzielnych
zespołów:

- sterowniczego, w którym znajdują się układy
sterowania napędów,

- manipulacyjnego, który składa się z członów
(ogniw) połączonych parami kinematycznymi,
napędów względnego ruchu członów, układy
czujników oraz chwytak z oprzyrządowaniem do
obsługi

procesów

technologicznych;

zespół

manipulacyjny

nazywa

się

powszechnie

manipulatorem;

wyróżnia

się

manipulatory

sterowane ręcznie oraz automatycznie.

Manipulator robota przemysłowego

- zespół członów połączonych ze sobą parami
kinematycznymi, które umożliwiają ich względne
ruchy obrotowe lub postępowe; pierwszym członem
manipulatora jest zazwyczaj jego podstawa, a
ostatnim

człon

(ogniwo)

roboczy(e);

(

manipulatorach robotów przemysłowych są tylko
pary

kinematyczne

klasy

obrotowe

lub

postępowe)

Organ (człon, ogniwo) roboczy(e)

- chwytak, tarcza szlifierska, elektroda spawalnicza,
nitownica, urządzenie malujące, szczęki itp.

Możliwości manipulacyjne robota

- ruchliwość robota i

- manewrowość robota

są definiowane w globalnym układzie odniesienia
(współrzędnych) i opisują przemieszczenia członów
względem ostoi;

Możliwości manipulacyjne ostatniego członu (np. chwytak)

w układzie globalnym ogranicza przestrzeń robocza,
która zależy od wymiarów członów i dopuszczalnych
kątów ich obrotu.

(a)

(b)

(c)

Figure 2-12 Work volumes for various anatomies: (a)
polar, (b) cylindrical, and (c) cartesian. (Reprinted
from Reference [7].)

Rysunek 2-12 Różne rodzaje przestrzeni roboczych,
układ : a) biegunowy, b) cylindryczny, c)
prostokątny (kartezjański).
(Na podstawie pozycji [7].)

Przestrzeń robocza właściwa
manipulatora

- zbiór punktów, w których może zostać ustawiony
środek osi obrotu ostatniego członu (chwytaka).

Przestrzeń robocza rozszerzona manipulatora

- przestrzeń, w której każdy punkt może zostać
uchwycony przez ostatnie ogniwo (chwytak).

Ruchliwość manipulatora

liczba

stopni

swobody

jego

łańcucha

kinematycznego względem ostoi: ruchliwość jest
równa całkowitej liczbie stopni swobody par
kinematycznych łańcucha.

Manewrowość manipulatora

- liczba stopni swobody mechanizmu manipulatora
z unieruchomionym pierwszym ogniwem
(podstawą)

oraz

ostatnim

ogniwem

(np.

chwytakiem).

Manipulacyjność robota

- możliwość wykonania przez niego określonej
operacji; zależy od struktury oraz mechanizm
manipulatora (jest najmniejsza w pobliżu granic
obszaru przestrzeni roboczej).

Współrzędne naturalne członów

- współrzędne odpowiadające poszczególnym
przemieszczeniom

kątowym

lub

liniowym

względem członów sąsiednich.