P1080210

3. Budowa robotów przemysłowych

Możliwość wyboru z różnych układów napędowych pokazano na rys. 3.28 na przykładzie modułowego systemu firmy WABCO. Typowy moduł ruchu jest wyposażony w: układ napędowy, układ prowadnic, czujniki położeń krańcowych w napędach dwupołożeniowych dodatkowo w nastawne ograniczniki ruchu po-zycjonowania współpracujące z amortyzatorami, a także płyty sprzęgowe i bloki mocujące umożliwiające łączenie poszczególnych modułów itp. Jeżeli napęd jest elektryczny, ruch liniowy uzyskuje się za pomocą bezluzowej śruby tocznej lub zębatego paska i kółka zębatego.

W przypadku napędu pneumatycznego stosuje się siłowniki: tłoczyskowe lub beztłoczyskowe i blok zaworów rozdzielających. Przykładem są rozwiązania firmy Fibro (rys. 3.29).

Na rysunku 3.30 przedstawiono komponenty robota o budowie modułowej, a mianowicie poszczególne moduły oraz konfiguracje robotów z nich stworzonych.

Na rysunku 3.31 pokazano możliwości modyfikowania konstrukcji i; cech robota przemysłowego z wykorzystaniem zmodyfikowanych modułów robota „Robitius RC”, japońskiej firmy Mitsubishi Heavy Ind. Z modułów przedstawionych na rysunku można skompletować m.in. następujące roboty przemysłowe:

-    z obrotową kolumną i dwoma ramionami prostoliniowo podnoszonymi i opuszczanymi po kolumnie (rys. 3.3 la),

-    przesuwny z obrotową kolumną i ramieniem pochylanym i podnoszonym (rys. 3.3 lb),

-    przesuwny z obrotową kolumną i ramieniem prostoliniowo podnoszącym się i opuszczającym (rys. 3.3 lc),

-    podwieszony, przesuwny z jednym ramieniem (rys. 3.31 d),

-    z nieobrotową kolumną i jednym ramieniem przemieszczanym prostoliniowo góra-dół (rys. 3.3 le),

-    z obrotową kolumną i ramieniem wahającym się za pomocą modułu pochylania ramienia (rys. 3.3 lf).

3.4. Roboty i manipulatory o strukturach równoległych

Roboty o strukturach równoległych definiuje się jako roboty, w których platforma ruchoma, tzn. sprzęg efektora, jest połączona z podstawą - platformą więcej niż jednym łańcuchem kinematycznym, tworząc zamknięty łańcuch kinematyczny [89, 90], Taki sposób budowy teoretycznie ma istotne zalety w stosunku do konstrukcji konwencjonalnych. Żadna z osi napędowych nie „dźwiga” innych osi napędowych. Dzięki małej masie własnej członów ruchomych są korzystniejsze warunki do uzyskiwania 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 prze-66 ważnie 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,

—    dobry stosunek masy do objętości,

—    duże prędkości i przyspieszenia osiągane przez platformę roboczą,

—    duża sztywność i wynikająca stąd wysoka dokładność pozycjonowania,

—    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,

—    znaczna złożoność równań opisujących parametry geometryczno-kine-matyczne oraz transformacje prostą i odwrotną, co utrudnia opracowanie programu,

—    wysokie wymagania w stosunku do układu sterowania, ponieważ są prowadzone transformacje współrzędnych dla wszystkich sześciu osi,

— p 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 sterowania takich maszyn w trzech lub więcej osiach jednocześnie. Dopiero wprowadzenie sterowników cyfrowych umożliwiło prowadzenie odpowiednich obliczeń w czasie rzeczywistym.

Istnieje bardzo duży zestaw rozwiązań manipulatorów o strukturze równoległej. Podział ich uwzględnia głównie ilość szeregowych łańcuchów łączących platformę z podstawą, zwanych ramionami robota. Najczęściej spotykane rozwiązania mają trzy ramiona lub sześć ramion i są zwane odpowiednio tripodami ihexapodami.

3.4.1. Manipulatory równoległe o trzech stopniach swobody

Płaski manipulator równoległy zawiera trzy napędzane kończyny o sterowanej zmiennej długości między odpowiednimi przegubami przy platformie i podstawie, co umożliwia osiągnięcie żądanej pozycji i orientacji platformy o trzech stopniach swobody.

Najczęściej stosowanym rozwiązaniem konstrukcyjnym manipulatorów równoległych o trzech stopniach swobody jest manipulator typu DELTA -rys. 3.32. Umożliwia on przemieszczanie chwytaka do zadanej pozycji w trój- 67