5. Расчет кинематических цепей, назначения, требования к кинематическим цепям, сущность кинематического расчета, его последовательность.

Исследование кинематики являетсь вожным этапом проектирования манипуляторов. На этом этапе производится:

• Стыковка геометрических характеристик проектируемых модулей (степеней подвижности) и манипулятора в целом с рабочим пространством и рабочей зоной робота.

• Определяются возможности манипулятора с точки зрения кинематики выполнения технологических операций.

• Учитываются различные неблагоприятные факторы (упругая податливость и др.)

На этом этапе происходит устранение взоимного влияния кинематических цепей ПР и т.п.

Результаты таких исследований обычно используют корректировки конструкторских решений и для проектирования системы управления.

Кинематические цепи ПР должны:

• обеспечивать технологически необходимую возможность подхода конечного звена к заданной точке рабочего пространства и выполнение ориентирующих перемещений.

• Устранять взоимное влияние кинематических цепей.

• Исключать возможность возникновения самопроизвольных движений под действием внешних нагрузок.

• Обеспечивать уравновешивание звеньев для снижения требуемой мощности двигателя.

Для постановки ирешения задач составляется кинематическая модель манипулятора, в основу которой положены геометрические размеры звеньев, а также типы, количество и распределение кинематических пар.

Манипулятор представляет собой открытую кинематическую цепь, элементы которой сокдинины друг с другом посредством кинематических пар. Как правило, это одноподвижные кинематичесие пары пятого класса – вращательные или поступательные.

Если кинематическая цепь не содержит внутренних замкнутых контуров, то число кинематических пар n определяет число степеней подвижности манипулятора.

Звенья кинематической цепи соединены кинематическими парами так, одно крепят к подвижному или не подвижному основанию, а другое несет на себе рабочий орган (схват или инструмент).

Положение кинематической цепи в пространстве определяется с помощью обобщенных координат g (i=1,2,3…n) характеризующих относительные перемещения в кинематических парах.

Для определения относительных положений рабочего органа в пространстве введем координаты z_j (j=1,2,…m), где m6. В общем случае m=6 т.е. необходимо ввести шесть скалирных величин, например три координаты некоторой точки схвата, принятой за полюс, и три угла характеризующих ориентацию системы координат, жестко связанной со схватом, относительно опорной системы координат.

Решение определения относительных положений осуществляется с помощью прямой задачи о положениях манипуляторов. При решении расчитывают положение рабочего органа и звньев манипулятора по заданным относительным перемещениям g_i (i=1,2,…n) в кинематических парах, где гиометрические характеристики рабочего пространства и рабочей зоны манипулятора, точностные характеристики погрешности z_i, координаты схвата z_j, отработка относительных перемещений в кинеметических парах, сервисные характеристики.

Решая обратную задачу о положении манипулятора определяют обобщенные координаты (g_i) манипулятора.

С помощью решения обратной и прямой задачи решаются и другие кинематические характеристики.

Устранение взоимного влияния кинематических цепей ПР, двигатели которого расположены в общем моторном блоке, заключается в обеспечении взоимного соответствия между поворотом i-го звена в n-ом шарнире на угол _i и поворотом вала соответсвующего двигателя на угол _{i .}