3. Построение рабочей зоны

Рабочее пространство промышлен­ного робота — пространство, в котором может находиться мехатронное устройство.

Рабочая зона мехатронного устройства — про­странство, в котором может находиться рабочий орган (например, рука) при функционировании мехатронного устройства.

Рабочая зона ограничивается сложной поверхностью огибающая все возможные положения. Рабочая зона оценивается объёмом формы, которые определяют функциональные возможности манипулятора. Знание границ рабочей зоны необходимо для сравнительной оценки двигательных возможностей различных конечностей манипулятора.

Для выявления рабочей зоны необходимо:

1. Структурная компоновка схемы, то есть число, взаимно расположенных степеней подвижности.

2. Ограничение на перемещение по степеням подвижности.

3. Геометрические размеры звеньев кинематической цепи манипулятора.

Для построения рабочей зоны придадим перемещения по обобщённым координатам q₁, q₂, q₃ от крайних минимальных до крайних максимальных значений.

Если обобщённой координате q₂ придать фиксированное граничное значение 0° и обобщённой координате q₃ придать фиксированное граничное значение 600 мм, а обобщённую координату q₁ изменять в пределах от 400 мм до 800 мм, точка P рабочего органа опишет отрезок AB длиной 400 мм.

Если обобщённой координате q₁ придать фиксированное граничное значение 800 мм и обобщённой координате q₂ придать фиксированное граничное значение 0°, а обобщённую координату q₃ изменять в пределах от 600 мм до 200 мм, точка P рабочего органа опишет отрезок BC длиной 400 мм.

Если обобщённой координате q₂ придать фиксированное граничное значение 0° и обобщённой координате q₃ придать фиксированное граничное значение 200 мм, а обобщённую координату q₁ изменять в пределах от 800 мм до 400 мм, точка P рабочего органа опишет отрезок CD длиной 400 мм.

Если обобщённой координате q₁ придать фиксированное граничное значение 400 мм и обобщённой координате q₂ придать фиксированное граничное значение 0°, а обобщённую координату q₃ изменять в пределах от 200 мм до 600 мм, точка P рабочего органа опишет отрезок DA длиной 400 мм.

Если обобщённой координате q₁ придать фиксированное значение 400 мм и координате q₃ фиксированное значение 200 мм, а координату q₁ изменять в пределах от 0° до 135°, то точка P рабочего органа опишет дугу радиусом 200 мм вокруг оси Z.

Если обобщённой координате q₁ придать фиксированное значение 400 мм и координате q₃ фиксированное значение 600 мм, а координату q₁ изменять в пределах от 0° до 135°, то точка P рабочего органа опишет дугу радиусом 600 мм вокруг оси Z.

Если обобщённой координате q₁ придать фиксированное значение 800 мм и координате q₃ фиксированное значение 200 мм, а координату q₁ изменять в пределах от 0° до 135°, то точка P рабочего органа опишет дугу радиусом 200 мм вокруг оси Z.

Если обобщённой координате q₂ придать фиксированное значение 800 мм и координате q₃ фиксированное значение 600 мм, а координату q₁ изменять в пределах от 0° до 135°, то точка P рабочего органа опишет дугу радиусом 600 мм вокруг оси Z.

Полученная фигура имеет сложную форму. Рабочая зона манипулятора ограничивается большим и малым цилиндрами радиусами 200 мм и 600 мм, двумя параллельными плоскостями, отстающими от плоскости XY на 200 мм и 600 мм и сектором в 135°.

Ниже представлена таблица обобщённых координат.

Таблица 1. Обобщённые координаты

Форма рабочей зоны примет вид, показанный на рис. 4

Рис. 4. Рабочая зона манипулятора