Manipulator robotyczny

Manipulator robotyczny

Manipulator robotyczny, znany również jako „mechaniczne ramię”, to urządzenie w robotyce, które umożliwia manipulację obiektami bez bezpośredniego kontaktu operatora. Stosuje się go głównie w przemyśle, w tym w fabrykach samochodów oraz na automatycznych liniach produkcyjnych, gdzie może występować zagrożenie dla zdrowia ludzi. Działa jako zamiennik ludzkich kończyn górnych.

Budowa i funkcje

Manipulator składa się z wielu połączonych ze sobą ramion, zakończonych efektorem (chwytakiem). Każde ogniwo manipulatora zawiera przegub, który umożliwia ruch.

Pojęcia związane z manipulatorem

• Współrzędne wewnętrzne: Każdy przegub manipulatora opisuje się za pomocą współrzędnych wewnętrznych (nastaw) $q\_i$, gdzie $i\; =\; 1,2,\backslash dots,n.$ Zmienne te tworzą wektor $q\; =\; (q\_1,\; q\_2,\; \backslash dots,\; q\_n)^T\backslash in\; \backslash mathbb\{Q\},$ który odpowiada stanowi systemu sterowania.
• Współrzędne zewnętrzne: Położenie i orientacja efektora są opisane we współrzędnych zewnętrznych, które mogą być przedstawione jako szóstka liczb $(x,\; y,\; z,\; \backslash alpha,\; \backslash beta,\; \backslash gamma)^T\backslash in\; \backslash mathbb\{R\}^6.$ Pierwsze trzy liczby wskazują położenie, a ostatnie trzy orientację efektora.
• Kinematyka manipulatora: Położenie i orientacja efektora można opisać za pomocą wektora $(x,\; y,\; z,\; \backslash alpha,\; \backslash beta,\; \backslash gamma)^T\; \backslash in\; \backslash mathbb\{R\}^6$ oraz współrzędnych wewnętrznych $(q\_1,\; q\_2,\; \backslash dots,\; q\_n)\; \backslash in\; \backslash mathbb\{Q\}.$ Przekształcenie to nazywa się kinematyką manipulatora.

Układy współrzędnych

Każdemu przegubowi oraz efektorowi manipulatora przypisuje się lokalny układ współrzędnych, a układ bazowy $X\_0\backslash \; Y\_0\backslash \; Z\_0$ jest związany z podstawą manipulatora. Służy on do wyznaczania położenia oraz orientacji poszczególnych elementów.

Notacja i algorytmy

Do opisu manipulatora najczęściej wykorzystuje się notację Denavita-Hartenberga, a do wyznaczania ścieżki ramienia stosuje się algorytm Taylora.

Manipulator robotyczny jest kluczowym elementem nowoczesnych systemów automatyki, umożliwiającym zwiększenie wydajności i bezpieczeństwa w procesach produkcyjnych.