Манипуляторы

Опубликовано admin Мар 11, 2013 в Роботетхника

Для выполнения своих функций каждый ПР должен иметь исполнительное устройство в виде манипулятора и устройство программного управления. Манипуляторы представляют собой многозвенные механизмы, соединенные друг с другом шарнирными или телескопическими элементами, обеспечивающими вращательные или возвратно-поступательные движения. Манипуляторы (от лат. manus — пригоршни, горсть и pulus — рука) выполняют работу, требующую высокой точности при перемещении объектов манипулирования.

Первые манипуляторы появились в промышленности в конце XIX в. для механизации тяжелых подъемно-транспортных работ. Новый мощный толчок применения манипуляторов в более широких масштабах дало развитие ядерной энергетики и космонавтики. Довольно простую конструкцию имела механическая рука, установленная на межпланетной станции «Луна-16», доставившей 24 сентября 1970 г. на Землю пробы грунта с Луны. После прилунения механическая рука повернулась в рабочее положение, а грунтозаборное устройство осуществило захват лунной породы.

В настоящее время широкое применение получили сбалансированные манипуляторы с ручным управлением. Они могут перемещать и поднимать грузы в несколько десятков и сотен килограммов. В таких манипуляторах управляющее устройство (рукоятка, пульт) часто монтируется на исполнительном манипуляторе или соединяется с ним кабелем, длина которого обеспечивает визуальный контроль за выполняемой работой. Манипуляторы предназначены для широкого круга подъемно-транспортных, складских и монтажных работ, операций установки — снятия деталей при обслуживании обрабатывающего оборудования. По вертикали груз перемещается с помощью электромеханического, пневматического и гидравлического привода, а по горизонтали — вручную.

Разрабатывая новые конструкции манипуляторов, конструкторы заставляют их сгибаться в «плече», «локте» и «кисти», вращаться вокруг разных осей, двигать «фалангами пальцев». Этим обеспечивается маневренность манипуляторов, их более простая приспосабливаемость к различным работам. Например, можно взять стеклянный или металлический объект, объект, находящийся «за спиной», переложить его из одной руки в другую и т. п. Робот с таким универсальным манипулятором может легко поменять поле деятельности.

Кинематическая схема. Универсальность манипулятора оценивается числом степеней подвижности, определяющих его двигательные возможности, т. е. способностью манипулятора перемещаться в пространстве. С помощью кинематической схемы показывают, как происходит передача движения в различных степенях подвижности.

Для передачи движения используются такие распространеннее детали, как зубчатые колеса, шкивы, рейки и т. п., которые соединяются в звенья и кинематические пары.

Звенья и кинематические пары показывают на кинематических схемах с помощью условных изображений. С этими звеньями и парами многие из вас встречались при работе с металлоконструкторами и на уроках труда в VII классе при изучении металлорежущих станков.

Кинематическая схема каждого манипулятора характеризуется типом, числом степеней подвижности, размерами, способом соединения звеньев. Лучшим для конкретных условий считается манипулятор, обеспечивающий выполнение данной операции при наименьшем числе движений.

Манипуляторы, звенья которых образуют вращательные пары, могут быть шарнирно-рычажными, поступательно-телескопическими. Сочетания этих элементов и последовательность их соединения определяют, каким образом осуществляется перемещение заготовки или рабочего инструмента, находящегося в захвате манипулятора, в любую точку рабочего пространства.