Кіріспе

Робототехникада робот кинематикасы геометрияны робот жүйелерінің құрылымын құрайтын көп дәрежелі кинематикалық тізбектердің қозғалысын зерттеуге қолданады. Геометрияға баса назар аударылғандықтан, роботтың буындары қатты денелер ретінде модеделденеді және оның біліктіктері таза айналу немесе сырғу қозғалысын қамтамасыз етеді деп есептеледі. Робот кинематикасы қозғалысты жоспарлау және басқару, сондай-ақ қозғалыс күштерін және айналу моменттерін есептеу үшін кинематикалық тізбектердің өлшемдері мен байланыстары мен робот жүйесіндегі әр буынның орналасуы, жылдамдығы және үдеуі арасындағы байланысты зерттейді. Масса мен инерция қасиеттері, қозғалыс және оған байланысты күштер мен айналу моменттері арасындағы байланыс робот динамикасының бір бөлігі ретінде зерттеледі.

Алға қарай кинематика

Алға қарай кинематика буын параметрлерін көрсетеді және тізбектің орналасуын есептейді. Тізбекті манипуляторлар үшін бұл, тізбектің алға қарай кинематикалық теңдеулеріне буын параметрлерін тікелей қою арқылы іске асырылады. Параллель манипуляторлар үшін буын параметрлерін кинематикалық теңдеулерге қою үшін, мүмкін болатын соңғы атқарушының орналасуын анықтау үшін полиномдық шектеулер жиынтығын шешу қажет.

Кері кинематика

Кері кинематика соңғы атқарушының орналасуын көрсетеді және оған сәйкес буын бұрыштарын есептейді. Тізбекті манипуляторлар үшін бұл кинематикалық теңдеулерден алынған полиномдар жиынтығын шешуді қажет етеді және тізбек үшін бірнеше конфигурацияны қамтамасыз етеді. Жалпы 6R тізбекті манипулятор (алты айналмалы буыны бар тізбек) үшін он алты түрлі кері кинематикалық шешім табылады, олар он алтыншы дәрежелі полиномның шешімдері болып табылады. Параллель манипуляторлар үшін соңғы атқарушының орналасуын анықтау кинематикалық теңдеулерді жеңілдетеді, нәтижесінде буын параметрлері үшін формулалар шығады.

Жакобиан роботы

Кинематикалық теңдеулердің уақыт бойынша туындысы роботтың Якобиан матрицасын береді, ол буындардың жылдамдықтарын соңғы эффектінің сызықтық және бұрыштық жылдамдықтарымен байланыстырады. Виртуалды жұмыс принципі Якобиан матрицасының сонымен қатар буындардың айналу моменттері мен соңғы эффектінің тудырған күші мен айналу моменті арасындағы байланысты да қамтамасыз ететінін көрсетеді. Роботтың ерекше конфигурациялары оның Якобиан матрицасын зерттеу арқылы анықталады.

Жылдамдық кинематикасы

Роботтың Якобианы буындардың жылдамдықтарын соңғы эффектінің бұрыштық және сызықтық жылдамдықтарынан құралған алты вектормен байланыстыратын сызықтық теңдеулер жиынтығын тудырады, бұл вектор бұрылыс деп аталады. Буындардың жылдамдықтарын анықтау тікелей соңғы эффектінің бұрылысын анықтайды. Кері жылдамдық мәселесі белгілі бір соңғы эффектінің бұрылысын қамтамасыз ететін буындардың жылдамдықтарын табуға бағытталған. Бұл Якоби матрицасын инверсиялау арқылы шешіледі. Робот Якоби матрицасының инверсиясы жоқ конфигурацияда болуы мүмкін. Мұндай жағдайлар роботтың сингулярлық конфигурациялары деп аталады.

Статикалық күшті талдау

Виртуалды жұмыс принципі роботтың буындық айналым моменттеріне әсер ететін, бұранда деп аталатын, күш пен моменттің алты векторлық шамасына байланысты сызықтық теңдеулер жиынтығын тудырады. Егер соңғы эффектінің күш-моменттік шамасы белгілі болса, онда тікелей есептеу арқылы буындық айналым моменттерін табуға болады. Кері статикалық есеп берілген буындық айналым моменттеріне сәйкес соңғы эффектінің күш-моменттік шамасын анықтауға бағытталған және Якобиан матрицасының керісін қажет етеді. Кері жылдамдық талдауындағыдай, сингулярлық конфигурацияларда бұл есептің шешімі жоқ. Дегенмен, сингулярлыққа жақын жерде шағын жетектегіш айналым моменттері соңғы эффектіде үлкен күш-моменттік шаманы тудырады. Сондықтан сингулярлық конфигурацияларға жақын роботтар жоғары механикалық артықшылыққа ие.

Зерттеу салалары

Робот кинематикасы қозғалыс жоспарлау, ерекше нүктелерден қашу, артық дәрежелілік, соқтығысудан сақтану, сондай-ақ роботтардың кинематикалық синтезі мәселелерімен де айналысады.