|
Движения, совершаемые человеком и воспроизводимые роботом, можно разделить на три класса: глобальные, региональные, локальные.
Глобальные движения — это перемещения на расстояния, превышающие размеры робота. Робот, совершающий глобальные движения, называется мобильным, а не совершающий — стационарным. Глобальные движения совершает робот, перемещаясь по подвесному монорельсу. Так, например, работают роботы, обслуживающие группу металлорежущих станков, установленных на одной линии. У большинства роботов глобальные движения отсутствуют.
Движения, совершаемые рукой робота в пределах его рабочей зоны и соизмеримые с его габаритами, называются региональными. Их также называют переносными, так как они обеспечивают перенос объекта в требуемую точку. Эти движения соответствуют движениям, реализуемым плечом и предплечьем руки человека.
Локальные движения — это перемещения рабочего органа в малой зоне. Они соответствуют движениям кисти руки. Основное назначение этих движений — ориентирование объекта манипулирования в данной точке рабочего пространства, поэтому их также называют ориентирующими.
С введением понятий регионального и локального движений кинематическую цепь стационарного манипулятора можно расчленить на две функциональные части, отвечающие за эти движения, — переносную и ориентирующую и соответственно выделить переносные и ориентирующие степени подвижности, обеспечивающие эти движения.
Как известно из механики, положение тела в пространстве определяется шестью обобщенными координатами. Произвольное движение твердого тела может быть разложено на поступательное перемещение, связанное с некоторой произвольно выбранной точкой, и вращение относительно этой точки. Соответственно из шести независимых обобщенных координат, описывающих движение твердого тела, три координаты задают перемещение некоторой фиксированной точки тела в пространстве, а три характеризуют его вращение. Пространственный манипулятор в общем случае должен иметь шесть степеней подвижности: три для отработки региональных (переносных) движений и три — для локальных (ориентирующих).
В том случае, когда приходится манипулировать с несвободными предметами, на которые наложены дополнительные связи, может оказаться, что указанных степеней подвижности мало. Так, например, для того чтобы наживить и завинтить гайку, поднять с пола ящик стола для установки его в направляющие стола, достаточно иметь манипулятор с шестью степенями подвижности. Однако без седьмого движения, винтового или прямолинейно-поступательного вдоль направляющих, нельзя навинтить гайку и задвинуть ящик в стол иначе, как используя сложную комбинацию движений.
Число степеней подвижности более шести может оказаться необходимым при выполнении сложных работ, связанных с дополнительными ограничениями на перемещение звеньев манипулятора при работе в стесненном пространстве. Увеличение числа степеней подвижности наделяет манипулятор ценным свойством избыточности, однако это усложняет его и повышает его стоимость. Для промышленных роботов, работающих в организованном рабочем пространстве, где рабочие зоны упорядочены и, как правило, лежат в горизонтальных и вертикальных плоскостях, при выполнении рабочих операций обычно оказывается достаточным 4—5 степеней (3 переносных и 1—2 ориентирующих). Простейшие неперепрограм-мируемые роботы, называемые автооператорами, могут иметь 1 —2 степени подвижности.
Кинематическая цепь региональных движений обычно осуществляется с использованием кинематических пар пятого класса (вращательных, поступательных соединений) и содержит три звена. В таком случае возможны следующие последовательности расположения кинематических пар: ВВВ, ВВП, ВПВ, ПВВ, ППВ, ПВП, ВПП, ППП. Оси соседних кинематических пар могут иметь самое различное относительное расположение, однако получили распространение манипуляторы с коллинеарными или ортогональными осями (их называют ортогональными манипуляторами). Схемы манипуляторов весьма разнообразны.
|
