Manipulator równoległy to system mechaniczny, który wykorzystuje kilka sterowanych komputerowo łańcuchów szeregowych do obsługi pojedynczej platformy lub efektora końcowego. Najsłynniejszy robot równoległy składa się z 6 siłowników liniowych, które wspierają ruchomą podstawę używaną w symulatorach lotu i innym sprzęcie.
Często mówi się, że roboty równoległe są twardsze, szybsze i dokładniejsze niż roboty szeregowe. Jednak fakty są znacznie bardziej skomplikowane, ponieważ istnieją ogromne różnice między robotami równoległymi.
Na koniec można powiedzieć, że większość wieloosiowych precyzyjnych urządzeń do pozycjonowania opiera się na robotach równoległych, głównie heksapodach i trójnogach. Jednak przyczyna tego zjawiska ma niewiele wspólnego z nagromadzeniem błędów robotów szeregowych (podczas gdy błędy robotów równoległych są przeciętne), a więcej ze sztywnością sześcionoga i trójnogu.
Systemy te nazywane są również robotami równoległymi. Są to roboty przegubowe, które wykorzystują podobny mechanizm do przemieszczania podstawy robota' lub jednego lub więcej manipulatorów. Ich"równoległe" różnica w porównaniu z manipulatorem szeregowym polega na tym, że efektor końcowy (lub"ręka") tego łącza (lub"ramię") jest połączony z nim przez jakiś (zwykle trzy lub sześć) niezależnych równoległych mechanizmów na cokole.
Użyte tutaj jest „równoległe” w sensie topologicznym, a nie „równoległe” w sensie geometrycznym; te linki oddziałują na siebie, ale to nie znaczy, że są to linie równoległe.
Cechy konstrukcyjne
W porównaniu z manipulatorami szeregowymi, każdy łańcuch manipulatorów równoległych jest zwykle krótszy i prosty w budowie, dzięki czemu może oprzeć się niepotrzebnemu ruchowi. Błąd pozycjonowania jednego łańcucha i błędy pozycjonowania innych łańcuchów są średnie, nie kumulują się. W przypadku robotów seryjnych każdy siłownik musi poruszać się we własnych stopniach swobody; jednak w robotach równoległych na elastyczność połączeń poza osią wpływają również inne łańcuchy. To właśnie ta sztywność w pętli zamkniętej sprawia, że cały robot równoległy jest sztywny w stosunku do jego komponentów, w przeciwieństwie do łańcucha szeregowego, który stopniowo zmniejsza sztywność wraz ze wzrostem liczby komponentów.
To wzajemne wzmocnienie pozwala również na prostą konstrukcję: łańcuch sześciokątny platformy Stewart wykorzystuje liniowe siłowniki przegubów pryzmatycznych między przegubami kulowymi w dowolnym kierunku osi. Przeguby kulowe są pasywne: po prostu poruszają się swobodnie, bez siłowników i hamulców; ich pozycje są całkowicie ograniczone przez inne łańcuchy. Robot Delta ma zamontowany na podstawie siłownik obrotowy, który może poruszać lekkim, sztywnym ramieniem równoległoboku. Siłownik montowany jest pomiędzy szczytami trzech ramion. Podobnie można go również zainstalować na prostym przegubie kulowym. Reprezentacja statyczna robota równoległego jest zwykle podobna do kratownicy przegubowej: pręty łączące i ich siłowniki odczuwają jedynie naprężenie lub ściskanie, bez żadnego zginania ani momentu obrotowego, co ponownie zmniejsza wpływ jakiejkolwiek elastyczności na siłę zewnętrzną wału.
Kolejną zaletą manipulatora równoległego jest to, że siłowniki o dużej wytrzymałości są często instalowane na jednej podstawowej platformie, a ruch ramienia odbywa się tylko przez filary i złącza. Ta redukcja masy wzdłuż ramienia pozwala na lżejszą strukturę ramienia, co skutkuje lżejszym siłownikiem i szybszym ruchem. Taka koncentracja masy zmniejsza również całkowity moment bezwładności robota, co może być zaletą w przypadku robotów mobilnych lub chodzących.
Wszystkie te cechy sprawiają, że manipulator posiada szerokie możliwości ruchu. Ponieważ ich szybkość działania jest często ograniczona przez sztywność, a nie czystą siłę, mogą poruszać się szybko w porównaniu do manipulatorów seryjnych.
W porównaniu z manipulatorami szeregowymi większość zastosowań robotycznych wymaga sztywności. Roboty seryjne mogą to osiągnąć dzięki zastosowaniu wysokiej jakości złączy obrotowych, które umożliwiają ruch na jednej osi, ale są sztywne do ruchu poza osią. Każdy ruch, na który pozwala przegub, musi być również wykonywany pod rozmyślną kontrolą siłownika. Ruch wymaga kilku osi, więc potrzeba wielu takich połączeń. Niepotrzebna elastyczność lub niechlujstwo w jednym stawie może powodować podobne wiotczenie ramienia: nie ma możliwości wspomagania ruchu jednego stawu w drugi. Nieunikniona histereza i elastyczność pozaosiowa nadal gromadzą się wzdłuż łańcucha kinematycznego ramienia; precyzyjne ramiona są kompromisem między dokładnością, złożonością i kosztem tych połączeń.
W porównaniu z robotami szeregowymi, jedną z głównych wad robotów równoległych jest to, że ich przestrzeń robocza jest ograniczona, ponieważ ich nogi mogą się zderzać, a (w przypadku robotów sześcionógowych) każda noga ma pięć pasywnych przegubów, a każdy przegub ma własne ograniczenia mechaniczne. Inną wadą robotów równoległych jest to, że całkowicie tracą sztywność w pozycjach osobliwych (robot zyskuje niekontrolowane, skończone lub nieskończone stopnie swobody; może się kołysać lub poruszać). Oznacza to, że macierz Jakobian, odwzorowanie z przestrzeni wspólnej na przestrzeń euklidesową, staje się osobliwa (ranga zmniejsza się z 6).
Skontaktuj się z nami:
Pani Sally
Telefon komórkowy: +86-13928530189
Telefon: +86-757-81800563
Faks: +86-757-66853383
E-mail: tefudesally@tefude.com
WIĘCEJ WIEDZY PROSIMY BEZPOŚREDNIO ODWIEDZAĆ NASZĄ OFICJALNĄ STRONĘ INTERNETOWĄ (https://www.tefudepack.com), DZIĘKUJĘ CI!