Передаточные звенья, трансмиссии и механизмы

Манипуляторы, использующие принцип размещения приводов на основании имеют более сложное устройство и требуют дополнительных передаточных механизмов. Однако увеличение числа звеньев и кинематических пар компенсируется уменьшением масс и моментов инерции, подвижных передаточных звеньев манипулятора.

Кроме того, замкнутые кинематические цепи повышают точность и жесткость механизма. В целом манипуляторы, использующие принципы комбинированного размещения приводов (часть приводов на основании, часть на подвижных звеньях), обладают лучшими энергетическими и динамическими характеристиками, а также более высокой точностью.

При структурном синтезе механизма манипулятора необходимо учитывать следующее:

· кинематические пары манипуляторов снабжаются приводами, включающими двигатели и тормозные устройства, поэтому в схемах манипуляторов обычно используются одноподвижные кинематические пары: вращательные или поступательные;

· необходимо обеспечить не только заданную подвижность захватного устройства, но и такую ориентацию осей кинематических пар, которая обеспечивала необходимую форму зоны обслуживания, а также простоту и удобство программирования его движений;

· при выборе ориентации кинематических пар необходимо учитывать расположение приводов (на основании или на подвижных звеньях), а также способ уравновешивания сил веса звеньев.

При выполнении первого условия кинематические пары с несколькими степенями подвижностями заменяют эквивалентными кинематическими соединениями. Пример такого соединения для сферической пары приведен на рис. 2.23

а

б

Рис. 2.23. Пример замены кинематической пары кинематическим соединением: а – сферическая кинематическая пара; б – эквивалентное кинематическое соединение

Требования к конструкции промышленного робота формируются исходя из размеров и формы рабочей зоны, обеспечения необходимой точности позиционирования, максимальной скорости и ускорения, жесткости звеньев манипулятора, наименьшего веса при заданной грузоподъемности.

Существует также ряд эксплуатационных требований, среди которых: ремонтопригодность, удобство обслуживания, вид энергоносителя, потребляемая мощность, стоимость, надежность функционирования, защита от агрессивной среды, особенности захватных устройств (их сменяемость), способы крепления рабочего инструмента, возможность работы со средствами очувствления при использовании адаптивного управления.

Особые требования могут быть сформулированы в отношении систем управления: наличие датчиков обратной связи по положению и по скорости, датчиков усилия, например, при автоматизации сборочных операций, расположение микро-ЭВМ или микропроцессора в отдельной стойке.

Далее на рис. 2.24 даны конструктивно-компоновочные схемы манипуляторов, входящих в состав промышленных роботов.

а	б
в	г
д	е
ж	з

Рис. 2.24. Конструктивно-компоновочные схемы манипуляторов:

а – напольно-шарнирная; б – напольно-шарнирно-стреловая; в – тельферно-стреловая; г – мостово-стреловая; д – портально-стреловая; е – портально-шарнирно-стреловая; ж – мосто-шарнирная; з – тельферно-шарнирная