otázky ke zkoušce

uřadnic (1 a 2). Rozlišujeme dvě základní úlohy:
a. přímou úlohu - popisující pohyb efektoru vzhledem k pevné bázi (tento typ úloh vyjadřujeme názvem forwards kinematics) tj. známe, φ1, φ2...p1, p2 a chceme popsat pohyb efektoru na základě pohybu jednotlivých členů
nepřímou úlohu, která je úlohou inverzní a spočívá v určení pohybů v jednotlivých členech , φ1, φ2... p1, p2 ...při známém pohybu efektoru.
obr. Otevřený kinematický řetězec robota
13 – Pohony průmyslových robotů a manipulátorů
Funkcí pohonu manipulátoru i průmyslového robotu je přeměna vstupní - primární energie na mechanický pohyb.
Pohon je tvořen motorem, který zprostředkovává tuto přeměnu, blokem pro ovládání energie do motoru a spojovacím blokem, který zprostředkovává vazbu mezi výstupem motoru a pohyblivou částí pohybové jednotky. Pohyb z výstupu motoru se na výstup pohybové jednotky přenáší buď přímo nebo přes transformační blok.
Pro spojení motoru s pohybovou jednotkou se u konstrukčních řešení PRaM používají buď mechanické, magnetické nebo elektrické převody. Mechanický typ převodu je nejrozšířenější a konstrukčně je realizován především pomocí ozubených kol, hřebenů, vaček, šablon, pák, řetězů apod. Z ozubených převodů se v poslední době rozšiřuje zvláště využívání nových typů převodovek pro transformace parametrů rotačních motorů. Jde o harmonické převodovky a převodovky typu CYCLO, které též výrazně přispívají ke zvětšování podílu elektrických motorů v pohonech robotů.
Magnetický a elektrický typ převodu je nutno chápat především v souvislosti s konstrukcí
robotů pro speciální aplikace – jde o konstrukce, ur ené pro innost v prostředí s vysokými
tlaky, ve vakuu apod., kde je nutné, aby byl motor hermeticky oddělen od vlastního
pracovního prostoru.
V souvislosti s využíváním průmyslových manipulátorů a robotů ve výrobním procesu jsou na jejich pohony kladeny především tyto požadavky:
a) Plynulý rozběh a brzdění
b) Vysoká přesnost polohování
c) Dostate ná polohová tuhost
d) Minimální hmotnost
e) Minimální rozměry
f) Vhodné prostorové uspořádání
Všechny uvedené požadavky mají za cíl dosáhnout u PRaM klidný, plynulý a bezrázový průběh výkonu manipulování a pracovně technologické činnosti a též zajištění vysoké přesnosti polohování.
Struktura pohonů PRaM
Hlavním prvkem pohonu je motor. Podle druhu energie přiváděné na vstup motoru se
rozlišují pohony:
• elektrické
• tekutinové
• kombinované
Každý z uváděných typů pohonných systémů má však své přednosti i nedostatky, s nimiž je
nutno již při vlastním návrhu a konstruk ním řešení robota počítat.
Elektrické pohony pracují s elektromotory, tekutinovým pohonem se rozumí pohon buď hydraulický, popřípadě pneumatický. Kombinované pohony lze chápat buď v rámci pohonu jedné pohybové jednotky nebo v rámci celého manipulátoru.
V poslední době je nejrozšířenější v oblasti konstrukce robotů elektrický pohon. Hydraulický pohon byl do značné míry postupně vytlačen do prostoru zařízení vyšších nosností. Pneumatický pohon zaujímá významné postavení v konstrukcích jednoduchých manipulátorů s nižší nosností (asi do 10kg). Je třeba připomenout, že na počátku novodobého vývoje manipulačních prostředků, tj. asi před třiceti lety byly s výraznou převahou používány tekutinové pohony. Podstatným důvodem byla jednoduchá konstrukce motoru s významnou předností rozměrových a provozních parametrů přímočarých tekutinových motorů, které mohou pracovat s přímou vazbou na výstup pohybové jednotky a tedy bez transformačního bloku.
Elektrický pohon se dostal do popředí zásluhou moderních typů mechanických převodů, které s moderními typy elektromotorů umožnily nástup výhodných kloubových kinematických struktur.
Krokové motory
Pracují s využitím nespojité změny složek elektromagnetického pole. Této diskrétní změny se dosahuje impulsním buzením vinutí motoru. Proudovými impulsy do prostorově rozložených cívek se vytváří nespojitě se otáčející pole, které unáší působením synchronizačního momentu rotor. Poloha hřídele motoru je úměrná počtu přivedených impulsů, rychlost otáčení je závislá na frekvenci impulsu.
Předností krokových motorů je jednoduché řízení rychlosti pohybu prostřednictvím jejich počtu. Podstatnou nevýhodou je poměrně malý kroutící moment, který klesá s rostoucí frekvencí řídících impulsů. Z těchto důvodů lze elektrické krokové motory použít k přímému pohonu pohybových jednotek menších výkonů. V případě konstrukcí manipulátorů a robotů jde o výkony odpovídající nosnosti do 1 kg. Pro větší výkon se elektrický krokový motor používá v kombinaci s hydraulickým zesilovačem.
Výhody a nevýhody hydraulických a pneumatických motorů
• velká tuhost,
• plynulý chod, možnost dosažení i malých rychlostí pohybů bez převodů a s velmi dobrou rovnoměrností,
• velká účinnost.
Nedostatkem hydraulického pohonu je:
• potřeba samostatného, odděleného energetického bloku,
• poměrně obtížné dosažení vyšších pohybových rychlostí,
• závislost viskozity kapaliny na teplotě, což se projevuje ve změně tlakových poměrů a případně i rychlosti pohybu motoru,
• hořlavost některých druhů pracovních kapalin
Přednosti pneumatického pohonu jsou:
• možnost připojení na centrální rozvod stlačeného vzduchu v rámci pohonu, jednoduchý rozvod bez zpětného odvádění vzduchu z motoru,
• možnost dosažení rychlých přímočarých pohybů,
• možnost činnosti ve velkém tepelném rozsahu, ve výbušném prostředí a v provozech s nebezpečím vznícení od otevřeného ohně.
Nedostatky pneumatického pohonu:
• obtížné udržování rovnoměrného pohybu, zejména při malých rychlostech,
• poměrně komplikované mazání pohyblivých částí prvků mechanismu,
• poměrně drahý provoz, výroba stlačeného vzduchu je (6 - 8)x dražší než výroba elektrického proudu a asi 4x dražší než výroba tlakové kapaliny
Hlavice Viz př. 14
Pracovní hlavice je tedy funkční část, která podle charakteru požadované činnosti určuje využití pohybového systému manipulačního prostředku. Pracovní hlavice je umístěna na výstupu pohybového systému manipulátoru nebo robotu a proto se setkáváme v této souvislosti i s označením výstupní hlavice
Podle charakteristických typů operací prováděných manipulátory nebo roboty lze uvažovat tyto typy pracovních hlavic:
• úchopné hlavice
• technologické, kontrolní a měřící hlavice
• kombinované hlavice
• speciální hlavice