Незамкнутой кинематической

6°. Выше были рассмотрены механизмы, образованные из замкнутых кинематических цепей. В некоторых современных машинах используются плоские и пространственные механизмы, образованные из незамкнутых кинематических цепей. Эти цепи используются в механических манипуляторах, роботах, шагающих машинах и других устройствах, имитирующих и заменяющих руки и ноги человека.

В современной практике применяются механизмы, образованные из незамкнутых кинематических цепей и с большим, чем у рассмотренного (рис. 2.31, а) механизма, числом степеней свободы. Эти механизмы могут быть образованы кинематическими

Как было показано выше (см. § 11), механизмы «рук» манипулятора образованы из незамкнутых кинематических цепей с несколькими степенями свободы, чаще всего с шестью или семью. В основном применяются механизмы с парами V класса. «Рука» по каждой степени свободы оснащена отдельным приводом. Управление приводами может осуществляться от автономного программного устройства, от ЭВМ или непосредственно человеком-оператором.

Вопрос о структуре пространственных незамкнутых кинематических цепей был нами рассмотрен выше (см. § 11).

Определение положений звеньев незамкнутых кинематических цепей методом преобразования координат. На рис. 3.13 условно

Кинематический анализ незамкнутых кинематических цепей манипуляторов и промышленных роботов выполняется по методу преобразования координат с использованием матриц.

В незамкнутых кинематических цепях всегда есть два поводка и две внешние кинематические пары; в сложных кинематических цепях число поводков не ограничено. При структурном анализе и синтезе применяется условная запись кинематической цепи (рис. 1.4, в), звенья обозначаются чертой, соединяющей цифры, соответствующие классу кинематических пар.

6°. Выше были рассмотрены механизмы, образованные из замкнутых кинематических цепей. В некоторых современных машинах используются плоские и пространственные механизмы, образованные из незамкнутых кинематических цепей. Эти цепи используются в механических манипуляторах, роботах, шагающих машинах и других устройствах, имитирующих и заменяющих руки и ноги человека.

В современной практике применяются механизмы, образованные из незамкнутых кинематических цепей и с большим, чем у рассмотренного (рис. 2.31, а) механизма, числом степеней свободы. Эти механизмы могут быть образованы кинематическими

Как было показано выше (см. § 11), механизмы «рук» манипулятора образованы из незамкнутых кинематических цепей с несколькими степенями свободы, чаще всего с шестью или семью. В основном применяются механизмы с парами V класса. «Рука» по каждой степени свободы оснащена отдельным приводом. Управление приводами может осуществляться от автономного программного устройства, от ЭВМ или непосредственно человеком-оператором.

Вопрос о структуре пространственных незамкнутых кинематических цепей был нами рассмотрен выше (см. § 11).

« Незамкнутой кинематической цепью называется цепь, у которой есть звенья, входящие только в одну кинематическую пару.

Незамкнутой кинематической цепью называется кинематическая цепь, звенья которой не образуют замкнутых контуров. Примерами таких цепей могут служить цепи, показанные на рис. 1.22 и 1.23.

Пример 2. Определить число степеней свободы незамкнутой кинематической цепи, показанной на рис. 2.4, а со схемой (рис. 2.4, б), у которой звенья 1 (стойка) и 2 входят в пару А (III класса), звенья 2 и 3 в пару В (IV класса) и звенья 3 и 4 в пару С (V класса). По формуле (2.4) получаем

ров, роботов и других устройств, имитирующих некоторые движения руки или ноги человека. Так, например, из незамкнутой кинематической цепи, изображенной на рис. 1.1, а, можно получить механизм манипулятора, если звено /* соединить вращательной парой со стойкой О (рис. 1.1, 0). Большинство же механизмов образовано из замкнутых кинематических цепей, в которых одно звено обращено в стойку (рис. 1.1, б, г).

Примеры пространственных механизмов с низшими парами. На рис. 2.5 приведены: а, б — модель и схема четырехзвен-ного механизма ABCD (звено / — кривошип, 2 — шатун, 3 — коромысло, 4 — стойка) ; в, г — модель и схема криво-шипно-ползунного механизма ABC .(звено / — кривошип, 2 — шатун, 3 — ползун, 4 — стойка); <Э,_?_;=_мрдель._и__схема м е х а н из м а ул_и_в ерсального ш'а р н и j) a _____ (шарнира^ Гука^или кардан ной ТГерёдачи), зтоцмеханизм служит для переда-ч& вращательного движения между валами, оси которых пересекаются, ~ нешироко применяется в автомобилях, станках, приборах (входное и выходное звенья 1,3 выполнены в виде вилок, звено 2 — в виде крестовины, звено 4 — стойка; О — точка пересечения осей ) ; ж — структурная схема основного рычажного механизма одного из видов промышленного робота, это механизм с незамкнутой кинематической цепью ABCDEF (звенья / — 5 — подвижные, 6 — стойка, F — схват). Промышленные роботы в настоящее время находят все более широкое применение для выполнения самых различных технологических и вспомогательных операций: сборки, сварки, окраски, загрузки и т. п.

Механизмы с незамкнутой кинематической цепью собираются без натягов, поэтому они статически определимые, без избыточных связей (q = Q). Для таких механизмов по формуле (2.1) легко определить число степеней свободы W; например, для механизма промышленного робота (см. рис. 2.5, ж] п = 5, pi=5, 1^ = 6-5 — — 5-5 = 5; эти подвижности (независимые друг от друга движения) показаны на схеме стрелками.

ческое устройство, предназначенное для воспроизведения рабочих функций рук человека. Основной механизм манипулятора — пространственный рычажный механизм с незамкнутой кинематической цепью и несколькими степенями свободы. С помощью манипулято-

личаютсяот обычных машин-автоматов тем, что благодаря наличию незамкнутой кинематической цепи основного механизма с несколькими степенями свободы они обладают широким диапазоном различных пространственных движений рабочих органов и, как следствие, возможностью быстрой переналадки на выполнение другой программы.

ных длин звеньев //ir и /,;/). Данный механизм с незамкнутой кинематической цепью - статически определимый, без избыточных связей ((/ = ()), поскольку он собирается без натягов. В механизме три одноподвижныс пары: две из них вращательные (А, С) и одна поступательная (В).

Примеры пространственных механизмов с низшими парами. На рис. 2.5 приведены: а, б — модель и схема четырехзвен-ного механизма ABCD (звено / — кривошип, 2 — шатун, 3 — коромысло, 4 — стойка); в, г — модель и схема криво-шипно-ползунного механизма ABC.(звено / — кривошип, 2—шатун, 3 — ползун, 4 — стойка); д, е—модель и схема механизма универсального шарнира (шарнира Гука, или карданной передачи), этот механизм служит для передачи вращательного движения между валами, оси которых пересекаются, и широко применяется в автомобилях, станках, приборах (входное и выходное звенья /,3 выполнены в виде вилок, звено 2 — в виде крестовины, звено 4 — стойка; О — точка пересечения осей); ж — структурная схема основного рычажного механизма одного из видов промышленного робота, это механизм с незамкнутой кинематической цепью ABCDEF (звенья /—5 — подвижные, 6 — стойка, F — схват). Промышленные роботы в настоящее время находят все более широкое применение для выполнения самых различных технологических и вспомогательных операций: сборки, сварки, окраски, загрузки и т. п.

Механизмы с незамкнутой кинематической цепью собираются без натягов, поэтому они статически определимые, без избыточных связей (^ = 0). Для таких механизмов по формуле (2.1) легко определить число степеней свободы W; например, для механизма промышленного робота (см. рис. 2.5, ж) п = 5, р\ = 5, 1^ = 6-5 — — 5-5 = 5; эти подвижности (независимые друг от друга движения) показаны на схеме стрелками.