Методы аналитического отображения структуры механизмов

В манипуляторах применяются незамкнутые (ацикличные, бесконтурные) и замкнутые (цикличные, контурные) цепи.

Кинематическая цепь, звенья которой не образуют замкнутых контуров, называется незамкнутой. Кинематическая цепь, звенья которой образуют замкнутый контур (один или несколько), называется замкнутый. В манипуляторах преимущественное распространение имеют незамкнутые кинематические цепи.

Методы структурного, кинематического и динамического анализа и синтеза являются общими для обоих типов цепей, но приемы и подход при проведении исследований являются различными.

Кинематические цепи механизмов состоят из двух основных объектов: кинематических пар различных классов и соединяющих их связей различной формы и конфигурации. В совокупности две вращательные кинематические пары и связь S₂₁ образуют звено манипулятора (рис. 2). Информацию о структуре цепи робота можно записать в виде Р(Р, S), где Р – число кинематических пар, S – число соединяющих их связей.

Этой информации о структуре кинематической цепи достаточно для определения ее типа.

Между числом кинематических пар и связей существует зависимость

F = S – P + 1,

где F – число замкнутых контуров, имеющихся в цепи, если F = 0, то цепь не содержит замкнутых контуров, если F > 0, то цепь содержит в своей структуре контуры и является замкнутой, а величина F указывает количество контуров.

Примеры кинематических цепей манипуляторов.

Структура манипулятора (рис. 3а) Р(3,2)

F = S – P + 1 = 2-3+1 = 0,

то есть манипулятор не содержит замкнутых контуров, кинематическая цепь

открытая.

Структура манипулятора (рис. 3б) Р(4,4) F = S – P + 1 = 1, то есть кинематическая цепь содержит один замкнутый контур.

Для осуществления анализа и синтеза механизмов их структуру представляют в виде формализованных аналитических выражений и зависимостей.