|
196 D a О Рис. 3.29 —Кинематические механизмы: а — кинематические механизмы с одной степенью подвижности: (i) качание, (ii) поворот вокруг собственной оси, (iii) возвратно-поступательное перемещение; б — кинематические механизмы с двумя степенями подвижности; (i) последовательное соединение двух шарниров качания, (ii) универсальный шарнир. Заметим, что многозвенная конструкция, имитирующая руку человека, насчитывает семь степеней подвижности. Многозвенные манипуляторы, которые могут быть использованы в качестве механических устройств, заменяющих руки человека при выполнении самых разнообразных операций, обладают сложной многозвенной конструкцией руки и шарнирным механизмом, обеспечивающим те же степени подвижности звеньев, что и локтевой сустав человека. Управление многозвенными манипуляторами. Проанализируем болееf детально задачу о перемещении захватного устройства из точки А в целевое положение, т. е. в точку В. Если манипулятор имеет всего одну степень подвижности, то управление перемещением в заданную точку не вызывает никаких затруднений — достаточно всего лишь рассчитать величину угла поворота 0(рис. 3.30,а). Совсем иная ситуация возникает в том случае, когда манипулятор помимо вращательного может совершать и возвратно |
(ii) (ш ) a о (О ('О б Рис. 3.25. Кинематические механизмы. а ки н ем ати чески е м ех ан и зм ы с одной степенью п одв и ж н о с ти : (i) ка ч ан и е, (ii) п оворот в окр у г собственной оси, (iii) в о зв р а тн о -п о с т у п а те л ь н о е пер ем ещ ение; б — кииематиче» ские м ехан изм ы с д в у м я степен ям и п о дв и ж н о с ти ; (i) п о сл е д о в а тел ь н о е соединени е д в у х ш а р н и р о в к а ч а н и я , (ii) у н и в е р с а л ь н ы й ш а р н и р . ного устройства. Напротив, в области протезирования по традиции учитываются все имеющиеся степени подвижности. Поэтому, если речь заходит о протезе руки, обладающем шестью степенями подвижности, следует иметь в виду, что собственно рука имеет только пять степеней и еще одна степень приходится на сжатиераскрытие кисти. Как будет показано ниже, можно упрощенно полагать, что многозвенная конструкция, имитирующая руку человека, насчитывает семь степеней подвижности. Многозвенные манипуляторы, которые могут быть использо. Ваны в качестве механических устройств, заменяющих руки человека при выполнении самых разнообразных операций, выделяются из общего класса манипуляционных устройств благодаря следующим особенностям: сложной многозвенной конструкции руки и шарнирным механизмам, обеспечивающим те же степени подвижности звеньев, что и локтевой сустав человека (эта особенность характерна лишь для более узкого класса рассматриваемых манипуляторов — многозвенных антропоморфных манипуляторов). Управление такими столь сложными механизмами, как многозвенные манипуляторы, также может оказаться довольно сложным. Даже при выполнении простейшей операции — перемещение захватного устройства многозвенного манипулятора из точки А в точку В — для расчета управляющей информации требуется наполнить большой объем вычислений. Рассмотрим основные 71 вычислительные методы, применяемые для управления многозвенными манипуляторами, а также основные особенности практического использования этих методов. Упразпение многозвенными манипуляторами Проанализируем более детально задачу о перемещении захватного устройства из точки А в целевое положение, т. е. в точку В. Если манипулятор имеет всего одну степень подвижности, то управление перемещением в заданную точку не вызывает никаких затруднений — достаточно всего лишь рассчитать величину угла поворота 0 (рис. 3.26, б). Совсем иная ситуация возникает в том случае, когда манипулятор помимо вращательного может совершать и возвратно-поступательное движение. Тогда роботу придется основательно «поломать голову» над тем, какими же из следующих способов движения воспользоваться! 1) сначала совершить поворот руки на угол 0, а затем выполнить поступательное перемещение на величину г в радиальном направлении до достижения заданной точки В; 2) сначала выполнить поступательное движение на величину г, а уже затем поворот на угол 0; 3) выполнить одновременно поворот до предельного угла 0 и перенос до предельного расстояния г (в данном способе вид траектории, соединяющей точки А и В, не оговаривается). Данный метод управления называется позиционным управлением, или РТР (point—to—point); 4) разбить диапазон вращения 0 и линейного перемещения г на мелкие сегменты, провести аналогичное разбиение величины выходного управляющего сигнала и, подавая на приводы полуРис. 3.26. Простое перемещение, выполняемое манипуляторами с одной, двумя и многими степенями подвижности. а — м а н и п у л я т о р с одной степенью подвнж ностн; о *=» м а н и п у л я т о р с д в у м ь степен ям и подвнж ности; в **» м но го звенны й м ан и п у л ято р . а б 72 |