P1080219

4. Wprowadzenie do kinematyki robotów

Tablica 4.1. Oznaczenia par kinematycznych 111 +V klasy

Drugi z tych parametrów określa liczbę więzów, jakie należałoby nałożyć na mechanizm, aby go całkowicie unieruchomić, trzeci podobnie, ale po dodatkowym unieruchomieniu jeszcze ostatniego wolnego członu, a więc określa swobodę ruchu mechanizmu, gdy np. chwytak lub narzędzie jednostki kinematycznej zajmuje ściśle określone położenie.

Człon mechanizmu z dołączonym napędem, umożliwiającym realizację określonego ruchu pary kinematycznej, tworzy zespół ruchu jednostki kinematycznej. Zastosowanie połączeń ruchowych tylko o jednym stopniu swobody, jak już wspomniano, jest typowe dla współczesnych robotów, prowadzi do równoważności liczby zespołów ruchu — liczby liniowych i obrotowych napędów zastosowanych w budowie jednostki kinematycznej maszyny oraz liczby ruchliwości jej mechanizmu.

Oprócz parametrów syntetycznych, jakimi są liczby ruchliwości i manew-rowości, mechanizm jednostki kinematycznej robota opisuje się przez podanie jego ogólnych właściwości geometrycznych, czyli tzw. struktury kinematycznej.

Pod pojęciem struktury kinematycznej łańcucha lub mechanizmu rozumie się określenie schematu kinematycznego w postaci szkicu, na którym są oznaczenia członów i połączeń wg tabl. 4.1 lub syntetycznego zapisu struktury kinematycznej oraz opis wymiarowy (geometrię) schematu kinematycznego.

Struktura robota przemysłowego dotyczy więc rozmieszczenia elementów składowych robota wraz z przedstawieniem możliwości relacji między tymi elementami dla danego układu.

Zasady oznaczania osi współrzędnych, kierunków i zespołów ruchu, niezbędne do jednoznaczności zapisu szkicowego bądź syntetycznego struktury kinematycznej, przyjmuje się według międzynarodowych zaleceń stosowanych w technice obrabiarkowej [80] (EIA-RS 267A, ISO R 641, także PN-93/M-55251). Zasady te nie są jednak w pełni adekwatne do potrzeb opisu struktur jednostek kinematycznych robotów przemysłowych i jakkolwiek powszechnie znane, nie cieszą się międzynarodową akceptacją producentów i użytkowników techniki robo-tyzacyjnej [94].

Nie rezygnując zatem z podstawowych zasad, zaleceń i norm techniki obrabiarkowej (co czyni pewna część producentów robotów w swych wydawnictwach katalogowych), celowe było stworzenie zbioru zasad określania osi współrzędnych i kierunku ruchu, oznaczania zespołów ruchu i zapisu struktury jednostek kinematycznych robotów.

1. Możliwości manipulacyjne członów robota określa się, stosując trzy układy odniesienia'.

—    regionalny, oznaczany literą R, dotyczący przemieszczania ramion robota, a więc realizacji podstawowych dla robota działań manipulacyjnych,

—    lokalny, oznaczany literą/., dotyczący przemieszczania efektora (chwytaka lub narzędzia), czyli działań orientowania i chwytania manipulowanego obiektu,

—    globalny, oznaczany literą G, dotyczący przemieszczania robota względem stanowiska roboczego.

2.    Regionalny odcinek łańcucha kinematycznego mechanizmu, występujący (z definicji) w każdym robocie, traktuje się jako definicyjną część mechanizmu.

3.    Podstawowy układ osi współrzędnych jest układem prostokątnym, pra-woskrętnym, w którym osie X i Z leżą w płaszczyźnie pionowej, przechodzącej przez ostatni zespół ruchu regionalnego odcinka łańcucha kinematycznego w jego normalnym (katalogowym) położeniu, przy czym oś A'jest równoległa do płaszczyzny podstawy robota.

4.    Za dodatni przyjmuje się zwrot ruchu:

—    w przypadku ruchów liniowych (AT, Y,Z) na zewnątrz mechanizmu, w wyniku czego następuje powiększenie odpowiedniego wymiaru mechanizmu, 85