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 q₁ придать фиксированное граничное значение 0° и обобщённой координате q₂ придать фиксированное граничное значение 400 мм, а обобщённую координату q₃ изменять в пределах от 150 мм до 400 мм, точка P рабочего органа опишет отрезок AB длиной 250 мм.

Если обобщённой координате q₁ придать фиксированное граничное значение 0° и обобщённой координате q₃ придать фиксированное граничное значение 400 мм, а обобщённую координату q₂ изменять в пределах от 150 мм до 400 мм, точка P рабочего органа опишет отрезок BC длиной 250 мм.

Если обобщённой координате q₁ придать фиксированное граничное значение 0° и обобщённой координате q₂ придать фиксированное граничное значение 150 мм, а обобщённую координату q₃ изменять в пределах от 150 мм до 400 мм, точка P рабочего органа опишет отрезок CD длиной 250 мм.

Если обобщённой координате q₁ придать фиксированное граничное значение 0° и обобщённой координате q₃ придать фиксированное граничное значение 150 мм, а обобщённую координату q₂ изменять в пределах от 150 мм до 400 мм, точка P рабочего органа опишет отрезок AD длиной 250 мм.

Если обобщённой координате q₂ придать фиксированное значение 400 мм и координате q₃ фиксированное значение 150 мм, а координату q₁ изменять в пределах от 0° до 270°, то точка P рабочего органа опишет дугу радиусом 550 мм вокруг оси Z.

Если обобщённой координате q₂ придать фиксированное значение 400 мм и координате q₃ фиксированное значение 400 мм, а координату q₁ изменять в пределах от 0° до 270°, то точка P рабочего органа опишет дугу радиусом 800 мм вокруг оси Z.

Если обобщённой координате q₂ придать фиксированное значение 150 мм и координате q₃ фиксированное значение 400 мм, а координату q₁ изменять в пределах от 0° до 270°, то точка P рабочего органа опишет дугу радиусом 800 мм вокруг оси Z.

Если обобщённой координате q₂ придать фиксированное значение 150 мм и координате q₃ фиксированное значение 150 мм, а координату q₁ изменять в пределах от 0° до 270°, то точка P рабочего органа опишет дугу радиусом 550 мм вокруг оси Z.

Полученная фигура имеет сложную форму. Рабочая зона манипулятора ограничивается большим и малым цилиндрами радиусами 550 мм и 800 мм, двумя параллельными плоскостями, отстающими от плоскости XY на 550 мм и 800 мм и сектором в 270°.

Ниже представлена таблица обобщённых координат.

Таблица 1. Обобщённые координаты

Форма рабочей зоны примет вид, показанный на рис. 4

Рис. 4. Рабочая зона манипулятора