Pytania ogólne:

Analiza kinematyczna mechanizmów polega na badaniu ruchu mechanizmów, przy założeniach:

-człony mechanizmu są sztywne i nieodkształcalne

nie uwzględnia się wpływu ich mas ani działających sił.

-nie ma luzów i tarcia

-mechanizmy występują tylko w jednej konfiguracji

Przedmiotem analizy kinematycznej są więc:

-położenia członów

-trajektorie punktów

-prędkości liniowe i kątowe

-przyspieszenia liniowe i kątowe

Do określenia tych parametrów można korzystać z różnorakich metod, np. graficznych, analitycznych, numerycznych, kombinowanych itd. O wyborze metody decydują :

-rodzaj badanego problemu

-wymagana szybkość obliczeń

-wymagana dokładność wyników

Analiza strukturalna mechanizmów polega na określeniu stopnia jego ruchliwości, czyli liczby stopni swobody względem podstawy wszystkich ogniw, z których składa się mechanizm. Polega ona także na podziale mechanizmu na tworzące go zespoły kinematyczne. Przeprowadzenie analizy strukturalnej mechanizmu dyktuje kolejność obliczania prędkości i przyspieszeń ogniw mechanizmu w analizie kinematycznej oraz sił w węzłach kinematycznych podczas analizy dynamicznej.

Ruchliwość łańcucha kinematycznego (albo inaczej stopień jego ruchliwości) to liczba stopni swobody względem ogniwa nieruchomego.

W' = 6*(n-1) - 5*p₅ - 4*p₄ - 3*p₃ - 2*p₂ - p₁

gdzie:

n - liczba członów ruchomych

p_n - liczba połączeń kinematycznych klasy n, przy czym

przy czym:

klasa I - stopni swobody: 5, więzów: 1

klasa II - stopni swobody: 4 , więzów: 2

itd.

Liczba stopni swobody (w robotyce) jest to ilość zmiennych położenia, jaką należy podać w celu jednoznacznego określenia układu w przestrzeni. Zazwyczaj liczba stopni swobody jest równa liczbie osi robota. Inaczej - liczba więzów które należy nałożyć na mechanizm aby go całkowicie unieruchomić.

Manipulator równoległy to manipulator o zamkniętym łańcuchu kinematycznym. Takie roboty posiadają 3 lub 6 ramion, które wprowadzają 3 lub 6 stopni swobody. Ruchoma platforma jest wyposażona w efektor który posiada dodatkowy stopień swobody umożliwiający np. obrót. W stosunku do manipulatorów szeregowych, równoległe wykazują większą sztywność i dokładność oraz mogą przenosić większe obciążenie ale mają mniejszą przestrzeń roboczą i gorsze parametry dynamiczne.

Pomiarowy manipulator linkowy - trzeba wymyślić ;

Przemieszczenie przestrzenne - trzeba wymyślić ;

Pytania szczegółowe:

Pozycja i orientacja są parametrami, pozwalającymi na określenie położenia jednego członu manipulatora względem drugiego. Pozycja związana jest bezpośrednio z położeniem jednego układu względem drugiego. Orientacja określa pod jakim kątem jeden układ jest obrócony względem drugiego. Pozycję podajemy za pomocą wektora pozycji „p”, a orientację za pomocą macierzy orientacji „B”.

P=[x_p,y_p,z_p] ; B - to ta macierz 3x3 z cosinusami

Zwrotnica koła to element układu zawieszenia samochodu. Jest łącznikiem wszystkich wahaczy oraz sprężyny i amortyzatora (w zawieszeniu przednim z kolumną McPhersona). Bezpośrednio do zwrotnicy zamocowana jest piasta koła.

Wspornik koła - nie wiem co ona w ten sposób nazywa. Amor?

Proste zadanie kinematyki polega na obliczeniu pozycji i orientacji członu roboczego względem układu odniesienia podstawy dla danego zbioru współrzędnych konfiguracyjnych. Zadanie to można traktować jako odwzorowanie opisu położenia manipulatora w przestrzeni współrzędnych konfiguracyjnych na opis przestrzeni współrzędnych kartezjańskich.

Odwrotne zadanie kinematyki polega na wyznaczeniu wszystkich możliwych zbiorów wartości przemieszczeń kątowych i liniowych (współrzędnych konfiguracyjnych) w połączeniach ruchowych, które umożliwią manipulatorowi osiągnięcie zadanych pozycji lub orientacji członu roboczego chwytaka lub narzędzia. Jest to podstawowe zadanie programowania i sterowania ruchu manipulatora, gdy trzeba znaleźć jak poszczególne współrzędne konfiguracyjne powinny zmieniać się w czasie w celu realizacji pożądanego ruchu członu roboczego.Jest to zadanie trudniejsze do prostego zadania kinematyki ze względu na wielokrotność rozwiązań i ich nieliniowość.

Konfiguracje dla manipulatorów szeregowych i równoległych

kartezjańska           (PPP)

cylindryczna          (OPP)

antropomorficzna  (OOO)

sferyczna               (OOP)

typu SCARA         (OOP)

Schemat stanowiska pomiarowego do wyznaczania pozycji i orientacji

Wnoski z lab 5

-Wielowachaczowe zawieszenie kół można rozpatrywać jako mechanizm z platform o ruchu przestrzennym, mechanizm prowadzenia kół przednich wykorzystuje dwa stopnie ruchliwości które można opisać ugięciem sprężyny re sorpcyjnej i przesunięciem zębatki kierowniczej

-Zawieszenia 5-wachaczowe wykazują najkorzystniejsze możliwości zrealizowania odpowiednich własności kinematycznych i

-wygodną metodą analizy położen i powierzchni zwrotnicy koło względem nadwozia jest wykorzystanie manipulatora 6 linkowego będącego przykładem mechanizmu o strukturze równoległej.

Zadania proste i odwrotne

Przedstaw i podziel manipulator ze względu na

manipulator szeregowy- manipulator o strukturze szeregowej

kartezjańskie (PPP)
Roboty z prostokątnym układem współrzędnych i prostopadłościenną przestrzenią ruchu - najprostsza spośród wszystkich konfiguracji. Ta struktura manipulatora jest korzystna w zastosowaniach do montażu na blacie stołu oraz do transportu materiałów lub ładunków.

cylindryczne (OPP)
Roboty z  jednym obrotowym i dwoma liniowymi zespołami ruchu - charakteryzują się walcowym układem współrzędnych i cylindryczną przestrzenią ruchu. W takiej strukturze zmienne przegubowe są jednocześnie współrzędnymi cylindrycznymi końcówki roboczej względem podstawy, a przestrzenią roboczą jest niepełny cylinder. Nazywane są także robotami bramowymi lub suwnicowymi.

SCARA (OOP) (Selectively Compliant Assembly Robot Arm)
Roboty z trzema osiami równoległymi - dwoma o ruchu obrotowym i jedną o ruchu postępowym. Głównym przeznaczeniem tej klasy manipulatorów jest montaż elementów i podzespołów oraz powtarzalne przenoszenie detali i ich sortowanie (np. paletyzacja produktów). Strukturę tę wykorzystuje się także do tworzenia obwodów drukowanych w elektronice. SCARA posiadając strukturę (OOP), różni się od konfiguracji sferycznej wyglądem jak i obszarem zastosowania. sferyczne (OOP)
Roboty posiadające  jeden liniowy oraz dwa obrotowe zespoły ruchu.

przegubowe (antropomorficzne) (OOO)
Roboty, których wszystkie 3 osie są osiami obrotowymi. Roboty o takiej konfiguracji mogą być wykorzystywane przy operacjach montażowych, polerowaniu, lakierowaniu różnego rodzaju detali. 

manipulator równoległy- manipulator o strukturze równoległej

Rozwiązania jednostek kinematycznych o bardziej złożonych układach zespołów ruchu lub zwielokrotnionych łańcuchach kinematycznych stanowią zazwyczaj kombinację wymienionych wyżej struktur.

Wnosiki do 6

Podczas wykonywania ćwiczenia zmienialiśmy obciążenia kiści manipulatora. Przy pewnych wartościach występował efekt płynięcia czego przyczyną mogły być luzy w połączeniach poszczególnych członów robota. Dowiedliśmy, iż przy pisaniu programu trajektorii ruchu robota należy uwzględnić obciążenie przy jakim będzie on pracował, ponieważ robot może nie wykonywać pracy z pożądaną precyzją. W przypadku drugiej części ćwiczenia sprawdzaliśmy powtarzalność robota.
Z wyników jakie otrzymaliśmy udowodniliśmy, że robot jest precyzyjny - uzyskał wysoką powtarzalność wyników.

Wnioski do 7 Przetwornik linkowy jest urządzeniem elektromechanicznym, zamieniającym ruch liniowy na proporcjonalny do przemieszczenia sygnał elektryczny. Ruch linki przenoszony jest w przetworniku na obrót bębna pomiarowego, do którego podłączony jest czujnik konwertujący obrót na sygnał elektryczny. Produkowane są przetworniki linkowe na zakresy pomiarowe od 100mm do kilkudziesięciu metrów.
Elementem charakterystycznym przetwornika linkowego jest linka pomiarowa zwijana na bęben z bieżnią pomiarową, w którym schowana jest sprężyna zwijająca. Do bębna podłączony jest enkoder generujący w ślad za przemieszczaniem końca linki przesunięte w fazie dwa sygnały prostokątne A i B, które zliczać można licznikiem kwadraturowym w celu określenia pozycji. Przetwornik linkowy jest bardzo atrakcyjny w aplikacjach, w których trudno zapewnić precyzyjne prowadzenie liniowe czujnika. Dzięki lince możliwy jest pomiar w miejscach trudno dostępnych, linka pozwala nawet na kilkukrotną zmianę kierunku ruchu (przy pomocy bloczków). Dokładność przetwornika linkowego wynosi 0,05% zakresu pomiarowego,

---