background image

Patrycja Grabowska 
Weronika Hasslinger 
 

Kinematyka i Dynamika Układów 

Mechatronicznych 

Laboratorium nr 3 

Sprawozdanie 

Prowadzący: 
dr inż. Jarosław Bednarz 

IMIR, Mechatronika,   
Projektowanie 
Mechatroniczne, 
Gr. nr 7 

Temat: Model geometryczny – przestrzeń 

robocza i tor ruchu 

Data zajęć: 
19.03.2015r. 

 

1.  Przestrzeń robocza manipulatora 

1.1.  Przekrój pionowy względem płaszczyzny Oyz 

 
 

1.2.  Widok poziomy względem płaszczyzny Oxy 

 

 

 

2.  Graficzne przedstawienie  toru we współrzędnych kartezjańskich 

background image

2.1.  Tor w postaci linii prostej: 

 

 

2.2.  Tor w postaci odcinka okręgu 

 

 

3.  Graficzne przedstawienie  toru we złączowych 

3.1.  Tor w postaci linii prostej: 

 

 

Otrzymany tor nie jest idealną linią prostą, jednak powstałe niewielkie odchylenia rzędu 
0,1

O

 są pomijalne 

 

background image

3.2.  Tor w postaci odcinka okręgu 

 

 

Otrzymane punkty leżą na wyznaczonym okręgu 

 

4.  Współrzędne punktów toru: 

4.1.  Tor w postaci linii prostej: 

Punkty 

 

Współrzędne 

kartezjańskie [mm] 

Współrzędne przegubowe –

wyniki z Matlaba 

Współrzędne przegubowe- 

poprawne pozycje 

manipulatora 

θ

1

[

O

a

2

 

[mm] 

θ

3

 [

O

θ

1

[

O

a

2

 

[mm] 

θ

3

 [

O

P1 

100 

-844 

-83,24 

1100 

90 

-83,24 

600 

-90 

96,76 

-600 

90 

-83,24 

600 

-90 

96,76 

-1100 

-90 

P2 

134 

-733 

23 

-79,64 

994 

84,72 

-79,64 

496 

-84,72 

100,36 

-496 

84,72 

-79,64 

496 

-84,72 

100,36 

-994 

-84,72 

P3 

162 

-640 

42 

-75,80 

907 

80,33 

-75,80 

414 

-80,33 

104,20 

-414 

80,33 

-75,80 

414 

-80,33 

104,20 

-907 

-80,33 

P4

 

185 

-569 

57 

-71,99 

842 

76,82 

-71,99 

355 

-76,82 

108,01 

-355 

76,82 

-71,99 

355 

-76,82 

108,01 

-842 

-76,82 

P5

 

302 

-185 

136 

-31,49 

564 

57,04 

-31,49 

564 

-57,04 

-31,49 

144 

-57,04 

148,51 

-144 

57,04 

148,51 

-564 

-57,04 

P6 

340 

-60 

161 

-10,01 

537 

49,91 

-10,01 

537 

49,91 

169,99 

-154 

49,91 

-10,01 

154 

-49,91 

169,99 

-537 

-49,91 

P7 

371 

39 

182 

6,00 

544 

43,28 

6,00 

544 

43,28 

6,00 

202 

-43,28 

background image

-174,00 

-202 

43,28 

-174,00 

-544 

-43,28 

P8 

436 

251 

225 

29,93 

612 

25,84 

29,93 

394 

-25,84 

29,93 

394 

-25,84 

-150,07 

-394 

25,84 

-150,07 

-612 

-25,84 

P9 

472 

370 

250 

38,09 

600 

38,09 

600 

-141,91 

-600 

 

 

dla każdego punktu otrzymano 4 rozwiązania, wyjątkiem jest Punkt 9, dla którego współrzędna 
z=250; 

 

w większości przypadków, biorąc pod uwagę zakres ruchu członów, tylko jedno z rozwiązań było 
prawidłowe, 

 

dla kąta θ3 wartości większe od 0 pojawią się dwukrotnie dla punktów P6 i P7, znajdują się  one 
pomiędzy wartościami ujemnymi, co sugeruje, że aby manipulator zachował zadaną trajektorię, 
przechodząc z punktu P5 do P6, konieczny jest obrót trzeciego członu o ponad 90

O

 

4.2.  Tor w postaci odcinka okręgu: 

Punkty 

 

Współrzędne 

kartezjańskie [mm] 

Współrzędne przegubowe –

wyniki z Matlaba 

Współrzędne przegubowe- 

poprawne pozycje manipulatora 

θ

1

[

O

a

2

 [mm] 

θ

3

 [

O

θ

1

[

O

a

2

 [mm] 

θ

3

 [

O

P1 

-850 

-600 

90 

180 

600 

-90 

-1100 

-90 

180 

1100 

90 

P2 

-637 

239 

133 

159,43 

892 

57,86 

159,43 

469 

-57,86 

159,43 

469 

-57,86 

-20,57 

-469 

-57,86 

P3 

-364 

388 

215 

133.17 

660 

30,68 

133.17 

404 

-30,68 

-46.83 

-404 

30,68 

133.17 

404 

-30,68 

P4 

-192 

433 

241 

113,91 

540 

15,42 

113,91 

407 

-15,42 

113,91 

407 

-15,42 

-66,09 

-407 

15,2 

P5 

450 

250 

90 

450 

90 

450 

-90 

-450 

P6 

256 

420 

233 

58,64 

582 

21,25 

58,64 

401 

-21,25 

-121,36 

-401 

21,25 

58,64 

401 

-21,25 

P7 

466 

345 

191 

36,51 

741 

40,18 

36,51 

419 

-40,18 

36,51 

419 

-40,18 

-143,49 

-419 

40,18 

P8 

677 

206 

114 

16,92 

930 

62,87 

16,92 

485 

-62,87 

16,92 

485 

-62,87 

-163,08 

-485 

62,87 

P9 

850 

1100 

90 

600 

-90 

600 

-90 

180 

-600 

90 

 

background image

 

dla większości punktów otrzymano 3 rozwiązania, wyjątek stanowi punkt P5, dla którego z=250, 

 

w większości przypadków, biorąc pod uwagę zakres ruchu członów, tylko jedno z rozwiązań było 
prawidłowe, 

 

dla  punktu P1  nie otrzymano prawidłowego rozwiązania, chociaż znajduje się on wewnątrz 
przestrzeni roboczej manipulatora, 

 

w ruchu po okręgu nie ma gwałtownych zmian wartości zmiennych przegubowych, żadna ze 
zmiennych nie zmienia gwałtownie znaku. 

Wnioski: 

 

Matlab nie podaje wszystkich możliwych rozwiązań układu, np. dla punktu P1 dla toru będącego 
fragmentem okręgu. 

 

Dla θ

3

 = 0 Matlab zawsze podaje  tylko 2 rozwiązania. 

 

Wśród podanych rozwiązań tylko 1  jest zgodne z przyjętym zakresem wartości zmiennych 
przegubowych, wyjątek stanowi P1 dla  toru będącego fragmentem okręgu. 

 

Otrzymane rozwiązania są zbliżone do zadanych trajektorii, różnice między nimi występują dla 
toru liniowego i są niewielkie. 

 

Porównując zmiany wartości zmiennych przegubowych dla toru będącego linią prostą oraz 
fragmentem kręgu, można zauważyć, że wartości drugie toru nie zmieniają się tak gwałtownie, jak 
pierwszego. Największe  różnice można zauważyć dla punktów P5 – P9 toru pierwszego, gdzie 
następuje zmiana znaku wartości kąta θ

3

 oraz nagły spadek wartości wydłużenia a

2

 dla punktu P8, 

by następnie osiągnąć wartość maksymalną w P9.Pokonanie trajektorii będącej linią prostą jest 
bardziej skomplikowane dla manipulatora niż ruch po okręgu.