Материал: Структура и кинематика манипуляторов (90
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Оренбургский государственный университет
Кафедра теоретической механики и теории механизмов и машин
А.М.Ефанов
В.В.Назаров
СТРУКТУРА И КИНЕМАТИКА МАНИПУЛЯТОРОВ
Оренбург 2006
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ББК 34.41 Е90
УДК 531.8(075.8)
Рецензент кандидат технических наук, профессор А. А. Муллабаев
Ефанов А.М., Назаров В.В.
Е 90 Структура и кинематика манипуляторов.
Методические указания к курсовому проектированию по ТММ. – Оренбург, ГОУ ОГУ, 2006, - 39 с., ил. 18.
ISBN5-7410-0011-8
Методические указания предназначены для выполнения курсового проектирования по ТММ для студентов механических специальностей.
Составлены в соответствии с программой, утвержденной ГОУ МО РФ.
E |
270.2000000 |
34.41 |
|
ББК 34.41 |
|||
|
|
||
|
6П9-99 |
|
ISBN 5-7410-0011-8 |
© |
ЕфановА.М.,2006 |
|
|
НазаровВ.В. |
|
© |
ГОУОГУ,2006 |
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Содержание
Введение......................................................................................................................................... |
4 |
||
1 |
Виды манипуляторов и промышленных роботов.................................................................... |
5 |
|
2 |
Структура и геометрия манипуляторов.................................................................................... |
6 |
|
3 |
Кинематика манипуляторов..................................................................................................... |
10 |
|
4 |
Синтез системы управления механизмами машины-автомата.......................................... |
19 |
|
|
4.1 |
Тактограмма движения..................................................................................................... |
20 |
|
4.2 |
Таблица включений (таблица 4.2)................................................................................... |
23 |
|
4.3 |
Составление формул включения и их упрощение......................................................... |
24 |
|
4.4 |
Построение системы управления на пневматических элементах................................ |
26 |
|
4.5 |
Построение системы управления на электрических элементах.................................. |
28 |
Список использованных источников......................................................................................... |
39 |
||
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Введение
Одним из основных направлений развития современной техники является развитие робототехнических систем. Рабочие органы автоматических машин и систем представляют собой по структуре пространственные кинематические цепи со многими степенями свободы.
Вэтой связи в программу курса теории механизмов и машин внесены разделы по структурному, кинематическому и динамическому анализу и синтезу различных схем механизмов роботов и манипуляторов.
Вметодических указаниях рассмотрены структура и аналитическая кинематика пространственных манипуляторов с тремя степенями свободы, что соответствует университетской программе курса ТММ.
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 Виды манипуляторов и промышленных роботов
Манипулятором называется техническое устройство, предназначенное для воспроизведения рабочих функций руки человека (латинское «manipulus» -пригоршня).
Механизм манипулятора образован из пространственной незамкнутой кинематической цепи (рисунок 1.1). Звенья этой цепи имеют названия
0 – корпус,
1 – плечо,
2 – предплечье,
3 – кисть (захват),
4 – палец. Кинематические пары: А – плечевой сустав Р3, В – локтевой сустав Р1, С – кистевой сустав Р3.
Рисунок 1.1
Звено – 4 (палец) при структурном анализе объединяется со звеном 3. Поэтому цепь состоит из стойки и трех подвижных звеньев и имеет степень подвижности W = 7, так как число степеней свободы незамкнутой кинематической цепи равно сумме подвижностей кинематических пар или
W = 6n – 5Р1 – 4Р2 – 3Р3 – 2Р4 – Р5 = 6 . 3 – 5 . 1 – 3 . 2 = 7. |
(1.1) |
Вдальнейшем появились манипуляторы с большим числом звеньев и кинематических пар, и внешнее сходство с рукой человека стало утрачиваться, но во всех вариантах сохранилось назначение манипулятора – воспроизводить движения подобные движениям рук человека (степень подвижности руки человека, без учета движения пальцев, W = 12). Число степеней подвижности манипуляторов обычно не превышает 7.
Взависимости от вида системы управления различают манипуляторы с ручным управлением и манипуляторы с автоматическим управлением.
Вманипуляторах с ручным управлением оператор, ориентируя рукоятку задающего устройства, создает нулевую ориентацию звеньев исполнительного механизма. Недостаток – отсутствие обратной связи по усилию, т.е. оператор не ощущает действие нагрузки.
Вманипуляторах с автоматическим управлением звенья исполнительного механизма получают движение от сервоприводов (т.е.
5