Точность координатных систем.

В кинематических парах механизмов манипуляторов ПР имеются зазоры, зависящие от точно изготовленных деталей, а такие от степени их износа при работе. Из-за зазоров возникают отклонения между задаваемыми и действительными перемещениями ряда звеньев и, следовательно, в результате возникает суммарная ошибка между предполагаемым и действительным положением выходного звена (захватывающие устройства, сварочные головки и т.д.), т.е. , где Δ_Σ – общая ошибка, равная геометрической сумме ошибок по отдельным координатам; - ошибки по отдельным координатам.

Для прямоугольной системы координат общая ошибка:

При равных ошибках по всем координатам общая ошибка .

Для цилиндрической системы координат

При этом в прямоугольной системе координат общая ошибка не зависит от расстояния выходного звена до начала координат. В цилиндрической и сферической системах общая ошибка зависит от расстояния выходного звена (захватывающего устройства) до начала координат. Изнашивание кинематических пар звеньев манипулятора в наибольшей степени влияет на систему с цилиндрической и сферической системой координат, в наименьшей – с прямоугольной.

При переносных движениях манипулятора осуществляется перемещение РО ПР между любыми двумя точками рабочей зоны. Ориентирование РО в такой точке осуществляется так называемыми ориентирующими движениями. При этом могут происходить незначительные, по сравнению с переносными, смещения РО, которыми обычно пренебрегают.

а)

б)

Схемы кинематических пар для движений: а) переносного; б) ориентирующего.

Пары (рис. А-М ПР) а – г осуществляют перемещение захватного устройства в плоскости, пары д, е обеспечивают перемещение или поворот этой плоскости в пространстве.

Угловую ориентацию захватывающего устройства (ЗУ) можно осуществлять как в сферической, так и в цилиндрической системе координат (Ж – К).

Последовательно соединяя кинематические пары и звенья, можно получить такие различные структурные схемы манипуляторов, когда каждому заданному положению ЗУ в пространстве соответствует вполне определенное положение остальных звеньев манипулятора. Обычно в механизмах ПР не применяют пары III и IV классов вследствие сложности их изготовления, их заменяют несколькими эквивалентными парами V класса.

Пример подобной замены для цилиндрической пары IV класса показан на рисунке а и б, а для сферической IV класса – на рисунке в и г.

а) б) в)

г)

В первом случае число степеней подвижности эквивалентной цепи , во втором случае

В таблице представлены кинематические структуры некоторых распространенных отечественных и зарубежных ПР.

Для привода каждого звена используют отдельный двигатель. При этом двигатели могут быть расположены как на каждом звене, так и все вместе на неподвижном звене. Применяют также смешанный тип расположения двигателей.

Распространенным является работающий в сферической системе координат ПР типа «Юнимейт» (США) и его японский аналог «Кавасаки Юнимейт». Кинематически подобны им отечественные ПР «Универсал-15» и «Универсал-50». Отечественные ПР типа «Универсал-15» имеет четыре степени подвижности, причем его рука в любом положении параллельна своему первоначальному положению.

Широкое распространение получила схема ПР типа «Версатран» (США), позволяющая совершать четыре поступательных и одно вращательное движения. В аналогичной цилиндрической системе координат работают отечественные ПР «Циклон 3.01», ПР-10, «Бриг-10», УМ-1.

В прямоугольной системе координат работают ПР типа «Версавелд» (Англия), «Ритм-05», ЛМ40Ц4701 (Россия).

Большой компактностью обладают ПР, работающие в комбинированной системе координат типа «Контур», «Колер» СМ40 Ф2.80.01, УМ160 Ф2.80.01, УМ 160 Ф2.80.01 (Россия), «Гларфа» (Норвегия), «Асса» (Швеция), «Кука» (ФРГ), «Пума» (США).

Табл.1 Кинематическая структура ПР

Структурная кинематическая схема	Система координат	Модель ПР (страна)
	Плоская прямоугольная	РО/1(Россия); «Аутохэнд» АН-60-3 (Япония) СМ 80Ц 2Г.01; СМ 80Ц48.01; ТРТ – 250 (Россия); М63 – ОП (ЧСФР); «Пирин» 120; 130; 150 (Болг.)
	Прямоугольная пространственная	«Аутохэнд» АН-40/40-2 (Япония)
	Полярная цилиндрическая	«ТойдлБ.Б.СУ» (Япония); КМ10Ц42.31 (Россия); М-04 (ЧСФР); «Мотбэк ИРЦ-30» (Япония); УМ-1; СМ УОЦ40.11 (Россия); «Версатран» США. КМ1, 25Ц42.01; КМ10Ц 42.05; ПР-10 (Россия); РИМП 401 (Польша); «Аутохэнд» (Япония).
	Полярная цилиндрическая	«Кауфельд» (Швеция), Универсал-5 (Россия) «Пирин» - тип А (Польша).
	Полярная сферическая	«Универсал-50М» (Россия); РИМП (Польша); «Юнимейт» США; «Кавасаки Юнимейт», «Ротибус РБ»; «Гасман» Яп.
	Ангулярная (угловая) цилиндрическая	СМ 40 Ф2.80.01 (Россия); МТП-40 (ЧСФР).
	Ангулярная (угловая) сферическая	«Тралфа» (Швеция); «Асса» (Швеция); «Цинципатти Майлокрон» (США).

Для привода каждого звена используют отдельный двигатель. При этом двигатели могут быть расположены как на каждом звене, так и все вместе на неподвижном звене. Применяют также смешанный тип расположения двигателей.

Распространенным является работающий в сферической системе координат ПР типа «Юнимейт» (США) и его японский аналог «Кавасаки Юнимейт». Кинематически подобны им отечественные ПР «Универсал-15» и «Универсал-50». Отечественные ПР типа «Универсал-15» имеет четыре степени подвижности, причем его рука в любом положении параллельна своему первоначальному положению.

Широкое распространение получила схема ПР типа «Версатран» (США), позволяющая совершать четыре поступательных и одно вращательное движения. В аналогичной цилиндрической системе координат работают отечественные ПР «Циклон 3.01», ПР-10, «Бриг-10», УМ-1.

В прямоугольной системе координат работают ПР типа «Версавелд» (Англия), «Ритм-05», ЛМ40Ц4701 (Россия).

Большой компактностью обладают ПР, работающие в комбинированной системе координат типа «Контур», «Колер» СМ40 Ф2.80.01, УМ160 Ф2.80.01, УМ 160 Ф2.80.01 (Россия), «Гларфа» (Норвегия), «Асса» (Швеция), «Кука» (ФРГ), «Пума» (США).