Сварочный робот в движении: кинематика, инструмент, типы перемещений, системы координат.

Конструкция сварочного промышленного манипулятора представляет из себя набор последовательно соединенных звеньев, каждое из которых снабжается серворедуктором и серводвигателем переменного тока, снабженным инкрементальным энкодером и электромагнитным тормозом. Все двигатели управляются контроллером в синхронном режиме.

Основная математическая задача, которая решается контроллером в процессе управления манипулятором – преобразование углов положения звеньев в декартовые координаты инструмента и обратно. Задача прямой и обратной  кинематики  подробно рассмотрена во многих книгах по робототехнике, например:

- Юревич Е.И.:     «Основы робототехники»

- К.Фу, Р.Гонсалес, К.Ли  :   «Робототехника»

Инструмент робота – рабочий орган, расположенный, как правило, на фланце последней оси манипулятора . Для системы управления движением робота инструмент является набором  из шести значений координат XYZOAT, определяющих линейное смещение   (XYZ) инструментальной точки относительно координат нулевого инструмента и поворот (ОАТ) оси инструмента  относительно осей нулевого инструмента.  Для сварочного манипулятора инструментом является горелка, закрепленная на фланце робота.

Нулевой инструмент – точка, располагающаяся в центре фланца шестой оси манипулятора.  

 

Базовая система координат – располагается в точке, находящейся на линии 1й оси манипулятора. Данная точка расположена на одном уровне со 2й осью манипулятора. Координаты положения инструмента в пространстве отсчитываются от этой точки.

Положение робота – задается положением инструмента в системе координат  XYZOAT  относительно базовой системы координат, либо в системе угловых координат  J1-J6.

Конфигурация – в случае использования XYZOAT системы координат, ввиду того, что задача преобразования кинематики имеет несколько решений, одним и тем же значениям XYZOAT могут соответствовать несколько положений манипулятора.

 

Нулевое положение робота – положение, в котором задаются нулевые положения осей Jt1-6 робота.

 

Типы перемещений, доступные для робота: 

- JOINT : робот принимает  положение, заданное непосредственно углами поворота осей, относительно их нулевых положений. Траектория в данном случае непредсказуема,  скорость движения каждой из осей постоянна.

-LINEAR: линейное движение от точки к точке.

-CIRCULAR: движение по дуге. Задается либо тремя точками, либо двумя точками и радиусом  окружности проходящей чрез них.

Системы координат, использующиеся для управления манипулятором, следующие:

-Базовая – совпадает с базовой системой координат робота

-Инструментальная – перемещение в системе координат инструмента

-Произвольная - задается в произвольной  точке пространства относительно базовой системы координат.

Современные контроллеры позволяют подключать к роботу десятки осей для работы в синхронном режиме, из которых, как минимум,  девять осей могут работать в режиме кооперации.

Синхронный и кооперативный режимы мы рассмотрим в наших следующих статьях.