|
Маневренность манипулятора,
под которой понимают число степеней подвижности манипуляционной системы при
фиксированном положении рабочего органа, является важной характеристикой,
определяющей возможность обхода "рукой" робота препятствий в
рабочей зоне и способность манипулятора к выполнению сложных операций.
Переносные степени подвижности, характер которых определяется системой
координат МС, обеспечивают только установку рабочего органа в одну из
заданных точек рабочей зоны. Если МС имеет лишь три переносные степени
подвижности и захватное устройство, жестко присоединенное к последнему звену
( 4.6), то продольная ось захвата может располагаться в любой точке рабочей
зоны либо единственным образом ( 4.6, а, б, в), либо двояко ( 4.6, г, д). В
последнем случае можно сказать, что МС обладает некоторой маневренностью, что
следует также отнести к достоинствам сложных сферической и цилиндрической
систем координат.
Невозможность или ограниченность подхода рабочего органа к
обслуживаемому объекту (захватываемой детали, окрашиваемой поверхности и
т.п.) с различных направлений часто исключает или ограничивает применение
роботов для выполнения тех или иных технологических процессов, особенно при
наличии препятствий в рабочей зоне, поэтому во многих случаях вводят от одной
до трех дополнительных ориентирующих степеней подвижности, повышая
маневренность манипулятора. Так, для перемещения объекта манипулирования в
любую точку объемной рабочей зоны достаточно трех переносных степеней
подвижности ( 4.5) и четвертая степень 140
подвижности была бы избыточной, однако она может оказаться
необходимой при специфических условиях в рабочей зоне, например, при наличии
в ней препятствия, которое следует обойти ( 4.7).
Возможность подхода рабочего органа, как конечного звена
МС, к заданной точке рабочей зоны с различных направлений и диапазон
направлений (ориентировки) подхода оцениваются так называемыми углом сервиса
и коэффициентом сервиса, характеризующими двигательные возможности
манипулятора
Следует пояснить сущность этих понятий на примере МС,
структурная схема которой описывается как П 1 П 1 П II В 1 В ( 4.8),
обеспечивая три поступательные переносные и две вращательные (ротация и сгиб)
степени подвижности. Для этого изобразим сферу радиусом R = 1 с центром в
некоторой неподвижной точке М рабочей зоны. В этой точке расположим и центр
захватного устройства.
Осуществив теперь все возможные перемещения звеньев МС по
степеням подвижности, сохраняя неизменным положение центра захватного
устройства, получим совокупность многих положений оси захватного устройства,
проходящей в каждом случае через точку М. Все возможные положения этой оси
при зафиксированном в точке М центре захватного устройства образуют на
поверхности сферы радиусом R площадку F определенной формы и размеров, как
множество точек пересечения продольной оси захватного устройства и
поверхности сферы.
Если полная поверхность сферы радиусом R равна 4Л R2, то
площадка F как часть сферической поверхности определится в виде 9 Я2, где
телесный угол 8 < 4л с центром в точке М, ограниченный границами площадки
F, называется углом сервиса, или пространственным углом обслуживания.
Отношение угла сервиса к телесному углу полной сферы называют коэффициентом
сервиса
Для рассмотренной схемы МС ( 4.8) значение Kg больше нуля,
но не может быть равным единице, так как центр захватного устройства
невозможно поместить в зону расположения кинематической пары, осуществляющей
ротацию звена, смежного с захватным. Значение Kg = 1 для многих точек рабочей
зоны в принципе достижимо, в особенности для МС, работающих в сложной
сферической или цилиндрической системах координат, в чем, в частности,
заключается их существенное преимущество перед другими системами.
Расчет величины коэффициента сервиса - весьма сложная
задача, поскольку ориентировка оси захвата в точке рабочей зоны определяется
совокупностью перемещения звеньев МС как по ориентирующим, так и по
переносным степеням подвижности. Убедиться в этом можно, внимательно
рассмотрев 4.8.
Следует заметить, что коэффициент сервиса неодинаков для
всех точек рабочей зоны. Так, если для точек, расположенных ближе к центру
рабочей зоны, Kg может иметь значения, близкие или равные единице, то для
точек на внешних границах рабочей зоны он равен нулю, т.е. в таких точках
возможна лишь единственная ориентировка оси захватного устройства.
|