Paralelný manipulátor je mechanický systém, ktorý využíva niekoľko počítačom riadených sériových reťazcov na podporu jednej platformy alebo koncového efektora. Najznámejší paralelný robot sa skladá zo 6 lineárnych pohonov, ktoré podporujú pohyblivú základňu používanú pre letecké simulátory a ďalšie zariadenia.
Často sa hovorí, že paralelné roboty sú ťažšie, rýchlejšie a presnejšie ako sériové roboty. Fakty sú však oveľa komplikovanejšie, pretože medzi paralelnými robotmi sú obrovské rozdiely.
Na záver možno povedať, že väčšina viacosových presných polohovacích zariadení je založená na paralelných robotoch, hlavne hexapodoch a statívoch. Dôvod tohto javu však nemá veľa spoločného s akumuláciou chýb sériových robotov (zatiaľ čo chyby paralelných robotov sú priemerné) a súvisí skôr s tuhosťou hexapodu a statívu.
Tieto systémy sa tiež nazývajú paralelné roboty. Sú to kĺbové roboty, ktoré používajú podobný mechanizmus na pohyb základne robota' alebo jedného alebo viacerých manipulátorov. Ich"paralelný" rozdiel oproti sériovému manipulátoru je v tom, že koncový efektor (alebo"ruka") tohto spojenia (alebo"rameno") je k nemu pripojený cez nejaký (zvyčajne tri alebo šesť) nezávislých paralelných mechanizmov na podstavci.
To, čo sa tu používa, je „paralelné“ v topologickom zmysle, nie „paralelné“ v geometrickom zmysle; tieto prepojenia sa vzájomne ovplyvňujú, ale to neznamená, že ide o paralelné čiary.
Dizajnové prvky
V porovnaní so sériovými manipulátormi je každý reťazec paralelných manipulátorov zvyčajne kratší a má jednoduchú štruktúru, takže môže odolávať zbytočnému pohybu. Chyba polohovania jedného reťazca a chyby polohovania iných reťazcov sú priemerné, nie sú kumulatívne. V prípade sériových robotov sa každý pohon musí pohybovať v rámci vlastných stupňov voľnosti; pri paralelných robotoch je však ohybnosť kĺbov mimo osi ovplyvnená aj inými reťazcami. Práve táto tuhosť v uzavretej slučke spôsobuje, že celý paralelný robot je tuhý voči jeho komponentom, na rozdiel od sériového reťazca, ktorý svoju tuhosť postupne znižuje so zvyšujúcim sa počtom komponentov.
Toto vzájomné vystuženie umožňuje aj jednoduchú konštrukciu: Hexapodová reťaz Stewart platformy využíva lineárne ovládače prizmatických kĺbov medzi guľovými kĺbmi v ľubovoľnom smere osi. Guľové čapy sú pasívne: jednoducho sa pohybujú voľne, bez ovládačov alebo bŕzd; ich pozície sú úplne obmedzené inými reťazcami. Robot Delta má otočný pohon namontovaný na základni, ktorý môže pohybovať ľahkým, pevným paralelogramovým ramenom. Pohon sa inštaluje medzi horné časti troch ramien. Podobne sa dá inštalovať aj na jednoduchý guľový kĺb. Statické znázornenie paralelného robota je zvyčajne podobné ako pri kĺbovom nosníku: ojnice a ich pohony cítia iba napätie alebo stlačenie, bez akéhokoľvek ohýbania alebo krútiaceho momentu, čo opäť znižuje vplyv akejkoľvek pružnosti na vonkajšiu silu hriadeľa.
Ďalšou výhodou paralelného manipulátora je, že vysokovýkonné pohony sú často inštalované na jednej základnej plošine a pohyb ramena sa vykonáva iba cez stĺpiky a kĺby. Toto zníženie hmotnosti pozdĺž ramena umožňuje ľahšiu štruktúru ramena, čo vedie k ľahšiemu ovládaču a rýchlejšiemu pohybu. Táto koncentrácia hmoty tiež znižuje celkový moment zotrvačnosti robota, čo môže byť výhodou pre mobilné alebo kráčajúce roboty.
Všetky tieto vlastnosti spôsobujú, že manipulátor má široké možnosti pohybu. Keďže rýchlosť ich pôsobenia je často obmedzená skôr tuhosťou než čistou silou, môžu sa v porovnaní so sériovými manipulátormi pohybovať rýchlo.
V porovnaní so sériovými manipulátormi väčšina robotických aplikácií vyžaduje tuhosť. Sériové roboty to dokážu dosiahnuť použitím kvalitných rotačných kĺbov, ktoré umožňujú pohyb v jednej osi, ale sú pevné pre pohyb mimo osi. Akýkoľvek pohyb, ktorý umožňuje kĺb, musí byť tiež vykonaný pod úmyselnou kontrolou ovládača. Pohyb vyžaduje niekoľko osí, takže takýchto kĺbov je potrebných veľa. Zbytočná ohybnosť alebo nedbalosť v jednom kĺbe môže spôsobiť podobnú nedbanlivosť v ramene: nie je možnosť podporovať pohyb jedného kĺbu k druhému. Nevyhnutná hysterézia a flexibilita mimo osi sa naďalej hromadia pozdĺž kinematického reťazca ramena; presné ramená sú kompromisom medzi presnosťou, zložitosťou a cenou týchto kĺbov.
V porovnaní so sériovými robotmi je jednou z hlavných nevýhod paralelných robotov to, že ich pracovný priestor je obmedzený, pretože ich nohy môžu kolidovať a (v prípade hexapodových robotov) má každá noha päť pasívnych kĺbov a každý kĺb má svoje vlastné mechanické limity. Ďalšou nevýhodou paralelných robotov je, že úplne strácajú svoju tuhosť v singulárnych polohách (robot získava nekontrolovateľne konečné alebo nekonečné stupne voľnosti, môže sa kývať alebo pohybovať). To znamená, že jakobiánska matica, mapovanie zo spoločného priestoru do euklidovského priestoru, sa stáva singulárnym (poradie klesá zo 6).
Kontaktuj nás:
Pani Sally
Mobil: +86-13928530189
Tel: +86-757-81800563
Fax: +86-757-66853383
E-mail: tefudesally@tefude.com
PRE VIAC VEDOMOSTÍ NAVŠTÍVTE PRIAMO NAŠU OFICIÁLNU WEBOVÚ STRÁNKU (https://www.tefudepack.com), ĎAKUJEM!