Paralelní manipulátor je mechanický systém, který využívá několik počítačově řízených sériových řetězců pro podporu jedné platformy nebo koncového efektoru. Nejznámější paralelní robot se skládá ze 6 lineárních pohonů, které podporují pohyblivou základnu používanou pro letecké simulátory a další zařízení.
Často se říká, že paralelní roboty jsou těžší, rychlejší a přesnější než sériové roboty. Fakta jsou však mnohem složitější, protože mezi paralelními roboty jsou obrovské rozdíly.
Nakonec lze říci, že většina víceosých přesných polohovacích zařízení je založena na paralelních robotech, především hexapodech a stativech. Důvod tohoto jevu však nemá mnoho společného s hromaděním chyb sériových robotů (zatímco chyby paralelních robotů jsou průměrné) a souvisí spíše s tuhostí hexapodu a stativu.
Tyto systémy se také nazývají paralelní roboty. Jsou to kloubové roboty, které používají podobný mechanismus k pohybu základny robota' nebo jednoho či více manipulátorů. Jejich"paralelní" rozdíl oproti sériovému manipulátoru je v tom, že koncový efektor (nebo"ruka") tohoto spoje (nebo"rameno") je k němu připojen přes nějaký (obvykle tři nebo šest) nezávislých paralelních mechanismů na podstavci.
To, co je zde použito, je „paralelní“ v topologickém smyslu, nikoli „paralelní“ v geometrickém smyslu; tyto vazby se vzájemně ovlivňují, ale to neznamená, že jde o paralelní čáry.
Designové vlastnosti
Ve srovnání se sériovými manipulátory je každý řetězec paralelních manipulátorů obvykle kratší a má jednoduchou strukturu, takže může odolávat zbytečnému pohybu. Chyba polohování jednoho řetězu a chyby polohování ostatních řetězců jsou průměrné, nejsou kumulativní. U sériových robotů se každý akční člen musí pohybovat v rámci svých vlastních stupňů volnosti; u paralelních robotů je však mimoosová pružnost kloubů ovlivněna i jinými řetězci. Právě tato tuhost v uzavřené smyčce činí celý paralelní robot tuhý vůči jeho součástem, na rozdíl od sériového řetězce, který svou tuhost postupně snižuje s rostoucím počtem součástí.
Toto vzájemné vyztužení umožňuje i jednoduchou konstrukci: šestinožkový řetěz Stewart platformy využívá lineární aktuátory prizmatických kloubů mezi kulovými klouby v libovolném směru osy. Kulové klouby jsou pasivní: jednoduše se pohybují volně, bez ovladačů nebo brzd; jejich pozice jsou zcela omezeny jinými řetězci. Robot Delta má otočný pohon namontovaný na základně, který může pohybovat lehkým, tuhým paralelogramovým ramenem. Pohon je instalován mezi vrcholy tří ramen. Podobně může být instalován i na jednoduchý kulový kloub. Statické znázornění paralelního robota je obvykle podobné jako u kloubového nosníku: ojnice a jejich pohony pociťují pouze tah nebo tlak, bez jakéhokoli ohýbání nebo krouticího momentu, což opět snižuje vliv jakékoli pružnosti na vnější sílu hřídele.
Další výhodou paralelního manipulátoru je, že výkonné akční členy jsou často instalovány na jedné základní platformě a pohyb ramene se provádí pouze přes sloupky a klouby. Toto snížení hmotnosti podél ramene umožňuje lehčí konstrukci ramene, což má za následek lehčí pohon a rychlejší pohyb. Tato koncentrace hmoty také snižuje celkový moment setrvačnosti robota, což může být výhodou pro mobilní nebo chodící roboty.
Díky všem těmto vlastnostem má manipulátor širokou škálu pohybových schopností. Protože jejich rychlost působení je často omezena spíše tuhostí než čistou silou, mohou se ve srovnání se sériovými manipulátory pohybovat rychle.
Ve srovnání se sériovými manipulátory vyžaduje většina robotických aplikací tuhost. Sériové roboty toho mohou dosáhnout použitím vysoce kvalitních rotačních kloubů, které umožňují pohyb v jedné ose, ale jsou tuhé pro pohyb mimo osu. Jakýkoli pohyb, který umožňuje kloub, musí být také prováděn pod záměrnou kontrolou pohonu. Pohyb vyžaduje několik os, takže takových kloubů je potřeba mnoho. Zbytečná ohebnost nebo nedbalost v jednom kloubu může způsobit podobnou nedbalost v paži: není zde možnost podporovat pohyb jednoho kloubu do druhého. Nevyhnutelná hystereze a flexibilita mimo osu se dále hromadí podél kinematického řetězce ramene; přesná ramena jsou kompromisem mezi přesností, složitostí a cenou těchto kloubů.
Ve srovnání se sériovými roboty je jednou z hlavních nevýhod paralelních robotů to, že jejich pracovní prostor je omezený, protože jejich nohy mohou kolidovat, a (u hexapodových robotů) má každá noha pět pasivních kloubů a každý kloub má své vlastní mechanické limity. Další nevýhodou paralelních robotů je, že zcela ztrácejí tuhost v singulárních polohách (robot získává nekontrolovatelné konečné nebo nekonečné stupně volnosti, může se kývat nebo pohybovat). To znamená, že jakobiánská matice, mapování ze společného prostoru do euklidovského prostoru, se stává singulární (hodnota klesá od 6).
Kontaktujte nás:
paní Sally
Mobil: +86-13928530189
Tel: +86-757-81800563
Fax: +86-757-66853383
E-mail: tefudesally@tefude.com
PRO VÍCE ZNALOSTÍ NAVŠTIVTE PŘÍMO NAŠE OFICIÁLNÍ STRÁNKY (https://www.tefudepack.com), DĚKUJU!