Konstrukcja mechaniczna manipulatora cz. 1.pdf

PODSTAWY ROBOTYKI

PR W 3.8

8. Konstrukcja mechaniczna manipulatora

Spis treści

1. Pojęcia i definicje

- maszyna cybernetyczna

- mechanizm cybernetyczny

- manipulator

- manipulator antropomorficzny

- pedipulator

- maszyna krocząca

2. Podstawowe podzespoły manipulatorów

- schemat blokowy manipulator

3. Konstrukcja mechaniczna manipulatora

- liczba stopni swobody manipulatora

- schemat kinematyczny manipulatora

- przestrzeń robocza manipulatora

- udźwig manipulatora

- dokładność manipulatora

4. Klasyfikacja manipulatorów

- klasyfikacja oparta na kryterium rodzaju sterowania

- klasy manipulatorów antropomorficznych

5. Elementy mechaniczne manipulatorów

- podstawowe zespoły mechaniczne

- układy przekazywania napędu

- hamulce, rygle, zderzaki

- manipulatory o budowie modułowej

- tory jezdne

6. Zagadnienia dodatkowe, ciekawostki

- roboty i manipulatory do prac podwodnych

1. Pojęcia i definicje

Większość maszyn wytwarzanych mniej więcej od połowy dwudziestego wieku należała do klasy

maszyn: roboczych, silnikowych, technologicznych i transportowych. Pojawienie się nowej grupy

maszyn, a mianowicie maszyn cybernetycznych, do których zaliczamy układy modelujące procesy

biologiczne i fizjologiczne przebiegające w przyrodzie ożywionej, w tym u człowieka i u zwierząt,

spowodowało konieczność rozszerzenia klasycznej definicji maszyny zaproponowanej jeszcze

przez F. Reuleaux w 1875 roku.

W roku 1963 I. Artobolewski zaproponował następujące określenie maszyny: maszyna jest

to sztuczne urządzenie przeznaczone do częściowego lub całkowitego zastępowania funkcji

energetycznych, fizjologicznych i In

telektualnych człowieka. Funkcje energetyczne należy tutaj rozumieć jako zastępowanie

pracy fizycznej, funkcje fizjologiczne jako zastępowanie organów, np. kończyny górnej lub dolnej,

a możliwości intelektualne jako właściwości adaptacyjne przy współdziałaniu maszyny

cybernetycznej z otoczeniem. Tak określoną maszynę będziemy nazywali - cybernetyczną .

Mechanizmem cybernetycznym będziemy nazywali część maszyny cybernetycznej

zastępującej czynności ruchowe człowieka, np. w zakresie manipulacyjnym lub lokomocyjnym.

Manipulatorem będziemy nazywali mechanizm cybernetyczny przeznaczony do realizacji

niektórych funkcji kończyny górnej człowieka. Wyróżniamy tutaj dwa rodzaje funkcji:

manipulacyjne (manus - ręka) wykonywane przez chwytak i wysięgnikowe realizowane przez

ramię manipulatora.

Współczesne manipulatory składają się z pojedynczego łańcucha kinematycznego otwartego

o 5 do 9 stopniach swobody lub zdwojonego łańcucha, zespołu siłowników (napędu), układu

sterowania, czujników i układu zasilania. Na rys. 1 pokazano schemat blokowy manipulatora.

Rys. 1. Schemat blokowy manipulatora

Manipulatorem antropomorficznym nazywamy układ podobny do kończyny człowieka

(anthropos - człowiek i morphe - kształt) pod względem kształtu (w sensie anatomicznym) oraz

fizjologicznym (w sensie funkcji), czyli działania (rys. 2).

Rys. 2. Manipulator kopiujący o kształcie antropomorficznym

Pedipulatorem nazywamy „nogę” maszyny kroczącej. Pedipulator może być układem

jedno-, dwu- lub trójczłonowym.

Maszyną kroczącą (rys. 3) będziemy nazywali urządzenie techniczne przeznaczone do

realizacji wybranych funkcji podobnych do funkcji lokomocyjnych zwierząt i owadów

posiadających kończyny (kręgowce) lub odnóża (owady). Każda lokomocja maszyny kroczącej jest

typu dyskretnego i może być realizowana przy użyciu: jednej, dwóch, trzech, czterech, sześciu,

ośmiu i wielu "nóg" jako chód, bieg i skok po twardym podłożu. Na rysunku maszyna krocząca:

Rys. 3. Maszyna krocząca

Na uwagę zasługuje najnowsze osiągnięcie Hondy, która stworzyła nową generację robota

posiadającego ludzkie umiejętności, w stopniu, a w jakim wcześniej nie były one osiągalne. Robot

– nazwany ASIMO (Advanced Step to Innovative Mobility) – jest następcą zaawansowanego

robota P3 wyprodukowanego przez Hondę w roku 1997 (rys. 4). Szczycąc się prawie ludzkimi

umiejętnościami chodzenia, ostatni hi-tech robot Hondy może również poruszać ramionami,

rękoma, palcami i głową. Jedyną ingerencją człowieka w działanie robota jest jego zdalne

sterowanie. Nowy robot ma 120 cm wzrostu i waży 43 kilogramy. ASIMO zręcznie kopiuje sposób

poruszania się człowieka kalkulując następny ruch i przemieszczając środek ciężkości. Nowa gama

ruchów, które może wykonywać robot umożliwia mu wykonywanie zadań w środowisku ludzkim

takich jak zapalanie świateł, czy otwieranie drzwi. W podziękowaniu za obecność na konferencji

prasowej ASIMO skłonił się w typowo japoński sposób.

Rys. 4. Robot ASIMO

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: