Kiść robota. Rys. 1. Miejsce zabudowy chwytaka w robocie IRb-6.

Transkrypt

1 Temat: CHWYTAKI MANIPULATORÓW I ROBOTÓW Wprowadzenie Chwytak jest zabudowany na końcu łańcucha kinematycznego manipulatora zwykle na tzw. kiści. Jeżeli kiść nie występuje chwytak mocowany jest do ramienia manipulatora. W niektórych przypadkach zamiast chwytaka mocowane jest narzędzie robocze lub człon roboczy. Miejsce zabudowy chwytaka Kiść robota Rys. 1. Miejsce zabudowy chwytaka w robocie IRb-6. Zadania urządzenia chwytającego: pobranie (uchwycenie) obiektu manipulacji w położeniu początkowym, trzymanie obiektu w trakcie trwania czynności manipulacyjnych, uwolnienie obiektu manipulacji w miejscu docelowym. Unieruchomienie obiektu w chwytaku może być realizowane dwoma sposobami: poprzez wytworzenie układu sił działających na obiekt manipulacji poprzez odjęcie obiektowi manipulacji wszystkich sześciu stopni swobody odpowiednio ukształtowanymi końcówkami chwytaka. Opracował: J. Felis str. 1

2 Według kryterium sposobu uchwycenia obiektu manipulacji chwytaki można podzielić na: a) siłowe: naprężeniowe, adhezyjne, b) kształtowe, c) siłowo kształtowe. Chwytaki siłowe naprężeniowe wykorzystują wytworzoną za pośrednictwem szczęk siłę tarcia, siłowe adhezyjne wykorzystują podciśnienie lub pole elektromagnetyczne, Chwytaki kształtowe obejmują przedmiot szczękami odpowiednio dobranym kształcie nie powodując nacisku, Chwytaki siłowo kształtowe wykorzystują zarówno siłę tarcia wywołaną naciskiem szczęk jak i odpowiednie dopasowanie kształtu szczęk. Szczęka Przedmiot Rys. 2. Zasada działania chwytaka siłowego naprężeniowego F ch = k p S( p a p p ) Elastyczna przyssawka o powierzchni przylegania S p a - ciśnienie atmosferyczne, p p - podciśnienie, k p =0,85 - współczynnik uwzględniający nierównomierność przylegania i zmiany ciśnienia Rys. 3. Zasada działania chwytaka siłowego podciśnieniowego Opracował: J. Felis str. 2

3 Przedmiot Szczęka kształtowa Rys. 4. Zasada działania chwytaka kształtowego Rys. 5. Zasada działania chwytaka siłowo-kształtowego W zależności od przyjętej zasady działania, łańcuchy kinematyczne chwytaków będą się różnić. Można jednak przedstawić strukturę chwytaka w postaci ogólnego schematu blokowego. Ogólna struktura mechaniczna chwytaka Układ napędowy Układ przeniesienia napędu Układ wykonawczy Typowe układy napędowe są to zwykle siłowniki pneumatyczne rzadziej hydrauliczne lub silniki elektryczne. Opracował: J. Felis str. 3

4 Układy przeniesienia napędu od źródła do końcówek chwytnych stanowią mechanizmy: dźwigniowe, kołowe, cięgnowe oraz ich różnorodne połączenie co pozwala na tworzenie wielkiej liczby rozwiązań chwytaków występujących w praktyce. Układ wykonawczy stanowią końcówki chwytne, które mogą być sztywne lub podatne. Zwykle występują dwie końcówki chwytne. Czasem stosuje się chwytak z trzema lub większą liczbą końcówek chwytnych. Najrzadziej występują chwytaki z jedną ruchomą końcówką chwytną (druga końcówka jest nieruchoma). Standardowe wyposażenie robotów obejmuje zwykle sam chwytak z niekompletnymi końcówkami chwytnymi. W zależności od potrzeb użytkownik sam dobiera odpowiednie nasadki uwzględniając różne cechy manipulowanego przedmiotu: rozmiary, kształt, i inne. TYPOWE UKŁADY PRZENIESIENIA NAPĘDÓW CHWYTAKÓW SCHEMATY KINEMATYCZNE CHWYTAKÓW Układ przeniesienia napędu jest łańcuchem kinematycznym, który można klasyfikować wg różnych kryteriów. Jeżeli np. jako kryterium klasyfikacji przyjmiemy rodzaj mechanizmu występującego w łańcuchu kinematycznym, to mamy mechanizmy: klinowe, dźwigniowe, krzywkowe, zębate, cięgnowe itp. Ważnym kryterium klasyfikacji może być rodzaj par kinematycznych występujących w łańcuchu kinematycznym chwytaka. W chwytakach posiadających strukturę mechanizmów płaskich mogą mianowicie występować tylko pary kinematyczne klasy 5, klasy 4 oraz tzw. pary śrubowe. (Wykład pt. Struktura mechanizmów). Najczęściej stosowane są chwytaki w których występują wyłącznie pary klasy 5. Pary te występują w dwóch postaciach jako : pary obrotowe i pary postępowe. Jeżeli w łańcuchu kinematycznym chwytaka występuje para kinematyczna klasy 4 to realizuje funkcje dwóch par klasy 5, obrotowej i postępowej. W celu symbolicznego zapisu struktury mechanizmów chwytaków zastosowano następujące oznaczenia, (rys. 6): N - człon napędzający, O - para kinematyczna obrotowa, P - para kinematyczna postępowa, Os - para kinematyczna utworzona przez podstawę i obracający się suwak Op - para kinematyczna utworzona przez podstawę i obracającą się prowadnicę. Opracował: J. Felis str. 4

5 P-(O-O-O) P-(O-O-P) P-(P-O-O) P-(O-P-P) P-(O-O-P) P-(O-P-Op) Rys. 6. Wybrane warianty strukturalne chwytaka KONSTRUOWANIE CHWYTAKA NA PODSTAWIE ZADANEGO SCHEMATU KINEMATYCZNEGO Konstruowanie chwytaka rozpoczynamy od ustalenia początkowego i końcowego (maksymalnego) położenia szczęk chwytaka. Jeżeli schemat kinematyczny narysujemy w podziałce to wówczas możemy rozpocząć kształtowanie postaci konstrukcyjnej chwytaka, nakładając na jego schemat kinematyczny rzuty płaskie elementów konstrukcyjnych. Następnie rysując rzuty boczne dochodzimy do postaci trójwymiarowej. Opracował: J. Felis str. 5

6 Chwytak typu P-(O-P-Op) Rys. 7. Konstruowanie chwytaka na podstawie schematu kinematycznego Opracował: J. Felis str. 6

7 Para kinematyczna kl. 4 Para kinematyczna kl. 5 Siłownik pneumatyczny Element mocujący Uwaga: W rozwiązaniu konstrukcyjnym chwytaka zastosowano w miejsce dwóch par kinematycznych kl. 5 jedną parę kinematyczną kl. 4. Rys. 8. Rysunek aksonometryczny chwytaka typu N-(O-P-Op) z siłownikiem pneumatycznym i elementem mocującym Opracował: J. Felis str. 7