115846

4. Roboty i manipulatory o strukturach równoległych

Roboty o strukturach równoległych definiuje się jako roboty złożone z. dwóch tzw. platform połączonych więcej niż jednym łańcuchem kinematycznym. Charakterystyczne dla obrabiarek typu hexapod struktury równoległe są oparte na zamkniętym łańcuchu kinematycznym. Taki sposób budowy ma istotne zalety w stosunku do konstrukcji konwencjonalnych. Oś napędowa nie „dźwiga” innych osi napędowych. Dzięki malej masie własnej członów ruchomych korzystniejsze są warunki do uzyskania dużych przyspieszeń. Siła wychodząca z miejsca działania efektora nie jest przenoszona przez długi, szeregowy łańcuch wielu elementów, lecz przez kilka równolegle działających ramion, z czego wynika duża sztywność struktury układu. W następstwie przeważnie liniowego działania członów wykonawczych w członach łączących, narażonych jedynie na obciążenie ściskające lub rozciągające, uzyskuje się dla nich niewielki stosunek masy do sztywności. Powyższe zalety można ująć w punktach:

>    możliwość realizacji ruchu w przestrzeni o 6 stopniach swobody,

>    korzystny stosunek masy do objętości,

>    duże prędkości i pr zyspieszenia osiągane przez platformę roboczą,

>    duża sztywność i wynikająca stąd wysoka dokładność pozycjonowarua,

>    mała masa części ruchomych,

>    wysoka częstotliwość drgań własnych,

>    wszystkie napędy są identyczne (elementy powtarzalne), a silniki są umieszczone na nieruchomej podstawie.

Przystosowanie tych struktur do przemysłu nie jest łatwe. Wiąże się to z ich wadami, którymi są:

>    ograniczona przestrzeń robocza, często dużo mniejsza niż gabaryty robota,

>    bezpośrednie parametry geometryczno-kinematyczne są trudne do wyznaczenia,

>    wysokie w'ymagania w stosunku do układu sterowania, ponieważ są prowadzone transformacje współrzędnych dla wszystkich sześciu osi,

>    występowanie punktów' osobliwych w przestrzeni robota,

>    możliwość kolizji między podporami a efektorem,

>    wysokie sprzężenie między ruchomymi łańcuchami kinematycznymi,

>    duże cieplne długości oddziaływania.

Trudności są również związane z koniecznością efektywnego sterowaiua takich maszyn w trzech lub więcej osiach jednocześnie. Dopiero wprowadzenie sterowników cyfrowych umożliwiło prowadzenie odpowiednich obliczeń w czasie rzeczywistym.

Istnieje bardzo duży zestaw rozwiązań maiupulatorów o strukturze równoległej. Podział ich uwzględnia głównie liczbę szeregowych łańcuchów' łączących platformę z podstawą, zwanych ramionami robota Najczęściej spotykane rozwiązania mają sześć lub trzy ramiona i są zwane odpowiednio he.rnpodami i tripodcuni.

Według danych literaturowych maszyny na bazie hexapodów mogą mieć następujące zastosowania:

>    w obróbce wiórowej: przecinanie materiału i frezowanie (obróbka form, obróbka łopatek turbin itd ),

>    w szlifowaniu: szlifow^ranie narzędzi, dokładna obróbka materiałów ceramicznych,

>    w montażu: precyzyjny montaż, precyzyjne manipulowanie lekkimi przedmiotami,

>    w specyficznych zastosowaniach, cięcie i spawanie laserem, cięcie strugą wody, cięcie plazmowe, wytwarzanie protez, wycinarue w drewnie, cięcie kryształów, wytwarzanie wyrobów jubilerskich, polerowanie, stępianie ostrych krawędzi,

>    w obrabiarkach dużej wielkości (np. o konstrukcji bramowej); do wykonywania dużych narzędzi np. form i matryc.