Manipulator robotyczny

Manipulator robotyczny – w robotyce, urządzenie służące do manipulowania elementami bez bezpośredniego kontaktu fizycznego operatora, zwane też „mechanicznym ramieniem”, stosowane głównie w fabrykach samochodów, automatycznych liniach produkcyjnych, fabrykach w których istnieje zagrożenie dla zdrowia ludzi itp. Inaczej mówiąc, jest to część robota pełniąca funkcję ludzkich kończyn górnych. Dla łatwiejszego opisu takiego ramienia wprowadzone zostały pojęcia: człon automatyki, współrzędne lokalne, współrzędne globalne, kinematyka manipulatora, stopnie swobody oraz notacja Denavita-Hartenberga. Pozwalają one w sformalizowany sposób opisać budowę manipulatora oraz zależności występujące pomiędzy kolejnymi elementami składowymi.

Shadow Hand Bulb large.jpg

Manipulatorem może być układem wielu ramion połączonych ze sobą przegubami, zakończony efektorem (chwytakiem). Pojedyncze ogniwo manipulatora zbudowane jest z przegubu oraz następującego po nim ramienia, gdzie przegub zapewnia możliwość ruchu.

Pojęcia związane z manipulatoremEdytuj

Współrzędne wewnętrzneEdytuj

Każdy przegub opisywany jest za pomocą współrzędnej wewnętrznej (nastawy)   przy czym   Zmienne   po złożeniu tworzą wektor   zwany wektorem współrzędnych wewnętrznych. Jeśli manipulator potraktujemy jako układ sterowania, to   będzie odpowiadać wektorowi stanu.

Współrzędne zewnętrzneEdytuj

Podczas pracy z manipulatorem ważne jest położenie i orientacja jego efektora określane we współrzędnych zewnętrznych. Mogą one być zapisane pod postacią szóstki liczb   W zależności od potrzeb rozmiar ten może ulec zmianie (przykładowo w danym przypadku ważne mogą być jedynie współrzędne   oraz  ). Pierwsza trójka liczb określa położenie efektora, a kolejna – orientację.

Kinematyka manipulatoraEdytuj

Ostatecznie położenie i orientacja efektora mogą być opisane we współrzędnych zewnętrznych za pomocą wektora   oraz w funkcji współrzędnych wewnętrznych   Przekształcenie   nazywamy kinematyką manipulatora we współrzędnych.

W celu łatwiejszego opisu własności manipulatora z każdym jego przegubem oraz efektorem możemy powiązać kartezjański układ współrzędnych, który nazywany jest układem lokalnym. Układ   związany z podstawą nazywać będziemy układem bazowym i względem niego będziemy wyznaczać położenie oraz orientację przegubów oraz efektora manipulatora.

Do opisu manipulatora wykorzystywana jest najczęściej notacja Denavita-Hartenberga, a do wyznaczenia drogi ramienia manipulatora algorytm Taylora.