Пятизвенная связь
В кинематике пятизвенная рычажная система — это механизм с двумя степенями свободы , построенный из пяти звеньев, соединенных между собой в замкнутую цепь . Все звенья соединены друг с другом пятью шарнирами последовательно, образуя петлю. Одним из звеньев является земля или база. [1] Эту конфигурацию еще называют пантографом . [2] [3] однако его не следует путать с параллелограмм , копирующим пантографом .
Рычажный механизм может представлять собой механизм с одной степенью свободы, если две шестерни прикреплены к двум звеньям и находятся в зацеплении друг с другом, образуя зубчатый пятизвенный механизм. [1]
Роботизированная конфигурация
[ редактировать ]Когда управляемые двигатели приводят в действие рычажный механизм, вся система (механизм и его приводы) становится роботом. [4] Обычно это делается путем установки двух серводвигателей (для управления двумя степенями свободы) в соединениях A и B, контролирующих угол звеньев L2 и L5. L1 — это заземленная линия. В этой конфигурации управляемой конечной точкой или конечным эффектором является точка D, целью которой является управление ее координатами x и y в плоскости, в которой находится связь. Углы тета 1 и тета 2 можно вычислить как функцию координат x,y точки D с использованием тригонометрических функций . Эта роботизированная конфигурация представляет собой параллельный манипулятор . Это робот с параллельной конфигурацией, поскольку он состоит из двух управляемых последовательных манипуляторов, подключенных к конечной точке.
В отличие от последовательного манипулятора, эта конфигурация имеет то преимущество, что оба двигателя заземлены на базовой линии. Поскольку двигатель может быть довольно массивным, это значительно уменьшает общий момент инерции рычажного механизма и улучшает возможность обратного хода для приложений с тактильной обратной связью. С другой стороны, рабочее пространство, достигаемое конечной точкой, обычно значительно меньше, чем у последовательного манипулятора.
Кинематика и динамика
[ редактировать ]Как прямую , так и обратную кинематику этой роботизированной конфигурации можно найти в уравнениях замкнутой формы посредством геометрических соотношений. Кэмпион и Хейворд использовали разные методы поиска того и другого. [2] Динамическое моделирование этой роботизированной конфигурации было выполнено Халилом и Абу Сейфом. [5] формирование уравнений движения, связывающих крутящие моменты, приложенные к двигателю, с углами в шарнирах. Модель предполагает, что все звенья являются жесткими, с центром тяжести в их центрах и нулевой жесткостью во всех соединениях.
Приложения
[ редактировать ]Эта роботизированная связь используется во многих различных областях: от протезирования до тактильной обратной связи. Эта конструкция была исследована в нескольких устройствах с тактильной обратной связью для общей обратной связи по силе. [3] [2] Он также использовался в игрушке для автоматического рисования WeDraw. [6] Новая конструкция рулевого механизма типа Аккермана, разработанная Чжао и др. использовалась пятизвенная связь вместо обычной четырехзвенной. [7] Протез . голеностопного сустава, разработанный Dong et al использовали пружинный механизм с пятью стержнями для имитации жесткости и демпфирования реальной стопы. [1]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с Донг, Дяньбяо и др. «Проектирование и оптимизация приводного голеностопного протеза стопы с использованием зубчатого пятистержневого пружинного механизма» . Международный журнал перспективных робототехнических систем 14.3 (2017): 1729881417704545. с. 3.
- ^ Перейти обратно: а б с Кэмпион, Джанни. « Пантограф Mk-II: тактильный инструмент ». Синтез трехмерных тактильных текстур: геометрия, управление и психофизика. Спрингер, Лондон, 2005. 45–58.
- ^ Перейти обратно: а б Да, Сиянг. «Гаптическое устройство-пантограф с 2 степенями свободы для общеобразовательных целей» . Совместная тактильная и робототехника в медицинской лаборатории Стэнфордского университета . Проверено 1 июня 2020 г.
- ^ Он, Донг; Чжихун Сунь; и У. Дж. Чжан. исследованиегейт.нет ; «Заметка об обратной кинематике роботов с гибридным приводом для задач проектирования пути». Международный конгресс и выставка машиностроения ASME 2011. Цифровая коллекция Американского общества инженеров-механиков, 2011 г.
- ^ Халиль, Ислам. «Моделирование тактильного устройства-пантографа» (PDF) . Лаборатория медицинской микро- и нано-робототехники (MNRLab), факультет мехатроники, Немецкий университет в Каире . Проверено 1 июня 2020 г.
- ^ р-темы. «Лучший робот для детей» . Wedrawrobot . Проверено 1 июня 2020 г.
- ^ Чжао, Цзин-Шань и Лю, Чжи-Цзин и Дай, Цзянь. (2013). « Проектирование рулевого механизма типа Аккермана ». Журнал машиностроительной науки . 227. 10.1177/0954406213475980.