مقدمة: ما هي درجة الحرية ، ودرجات الحرية في مختلف التخصصات لها معاني مختلفة ، إذا كانت تستند إلى مبدأ الميكانيكا ، فإن معناها هو أن موضع الآلية يمكن تحديده عندما يجب تحديد عدد المعلمات المستقلة للحركة يتم تقديمها ، والتي تعرف أيضًا باسم درجة حرية الآلية. تركز هذه الورقة على معنى درجة حرية الذراع الآلي ، وكذلك حساب درجة حرية الذراع الآلية.
يشبه الذراع الميكانيكي الذراع البشري ، وهو نوع من الروبوت متعدد الدرجات من الفودروم ، من خلال عدد من مفاصل محرك الأقراص من خلال الهيكل الميكانيكي للذراع نفسه متصل واحدًا تلو الآخر ، يمكن أن يدرك النهاية المكانية حركة متعددة من الدرجات. من خلال تثبيت المشغلات مثل المتلاعبين ، أكواب الشفط ، مشاعل اللحام ، الفوهات ، إلخ. في النهاية ، يمكن أن تحل محل الناس لتنفيذ بعض العمل المتكرر عالي الكثافة وعالي الخطورة.
عادةً ما يكون للأسلحة الآلية ست درجات من الحرية ، فإن الأسلحة الآلية المتخصصة بشكل عام لديها فقط درجتين إلى أربع درجات من الحرية ، في حين أن معظم الأسلحة الآلية للأغراض العامة لديها ثلاث إلى ست درجات من الحرية. كلما زادت درجة حرية الذراع الآلية ، كلما زاد تعقيد الإجراء الذي تؤديه آليته. فيما يلي مقدمة موجزة لمعنى درجات حرية الذراع الآلية.
معنى درجات حرية الذراع الآلية
يسمى عدد المفاصل على ذراع الروبوت التي يمكن أن تتحرك بشكل مستقل درجة ذراع حرية الحركة. تتمثل طريقة التحكم التي تعتمدها الروبوتات الصناعية في علاج كل مفصل على الذراع الآلي كآلية منفصلة المؤازرة ، ويتوافق كل محور مع المؤازرة ، ويتم التحكم في كل مؤازرة من خلال ناقل ، يتم التحكم فيه وتنسيقه بواسطة وحدة التحكم في أحد الموحدين طريقة.
يتم استخدام ست درجات من الحرية عمومًا في تصميم الروبوتات الصناعية ، والتي هي ترجمة على طول المحور السيني ، المحور ص ، و z- المحور ؛ الدوران حول المحور السيني ، المحور ص ، و Z المحور. يتم استخدام الدرجات الثلاث الأولى من الحرية لتحديد الموقف ، وتستخدم آخر ثلاث درجات من الحرية لتحديد الموقف من أجل إدراك السيطرة على ذراع الروبوت. تتزامن إحدى الطائرات المرجعية مع السطح السفلي للكائن ، مما يحد من الكائن للترجمة على طول المحور z ، ويدور حول المحور السيني ، ويدور حول المحور ص بثلاث درجات من الحرية ؛ تتزامن طائرتان مرجعيتان مع الجانب الخلفي من الكائن مرة أخرى ، مما يحد من الكائن للترجمة على طول المحور السيني وتدوير حول المحور z مع درجتين من الحرية ؛ تتزامن ثلاث طائرات مرجعية مع الجانب الآخر من الكائن ، مما يحد من الكائن للترجمة على طول المحور ص بدرجة واحدة من الحرية.
إذا كان من الممكن تقسيم الشكل الهيكلي المختلفة لذراع الروبوت إلى ذراع روبوت روبوت أفقي متعدد المفصلات وأذرع نظام الإحداثيات الديكارتية وما إلى ذلك. الأسلحة الروبوتية متعددة المفصلات الأفقية لها عمومًا ثلاث درجات رئيسية من الحرية: z 1- دوران المحور ، z 2- دوران المحور ، وترجمة المحور z ، وإلى إضافة دوران X-axis وتناوب المحور y حتى نهاية المشغل ، يمكن أن يصل إلى أي نقطة إحداثي في الفضاء. يتكون نظام الإحداثيات الديكارتية الذراع الآلي بشكل عام من ثلاث درجات رئيسية من الحرية ، وترجمة المحور السيني ، وترجمة المحور ص ، وترجمة المحور z ، عن طريق إضافة دوران المحور X ، ودوران المحور ص ، ودوران المحور z في نهاية المحرك ، يمكن أن يصل إلى أي نقطة إحداثي في الفضاء.
حساب درجات حرية الذراع الآلية
حساب درجات حرية الذراع الآلية هو شرط أساسي في تصميم الذراع الآلية. من خلال حساب درجات حرية الذراع الآلية ، من الممكن معرفة نوع الحركة التي قد يتم إنشاؤها بواسطة الذراع الآلي ، على سبيل المثال ، إذا كانت مفاصل الذراع الآلية بحاجة إلى نقل لأعلى ولأسفل فقط ، فهذا ضروري فقط لتقييد المفاصل للتدوير حول المحور السيني ، المحور ص ، المحور z ، والتحرك على طول اتجاه المحور السيني والمحور ص. يمكن تصنيف درجات حرية الذراع الآلية إلى درجات مستوية ومكانية من الحرية ، ويمكن حساب درجات الحرية الخاصة بهم باستخدام حسابات بسيطة.
يتم حساب درجات الحرية المستوية. إذا كانت جميع مفاصل الذراع هي k ، ناقص العضو الثابت (المقعد) ، فإن عدد مفاصل الذراع في الحركة هو n=k -1. قبل توصيل المفاصل بواسطة غواصات الحركة ، يكون العدد الإجمالي لدرجات حرية هذه المفاصل 3N. عندما يربط غواصات الحركة هذه المفاصل لتشكيل الذراع ، يتناقص عدد درجات حرية المفاصل الفردية للذراع ، ويكون العدد الإجمالي للقيود التي أدخلتها جميع غواصات الحركة في الذراع 2PL+PH. لذلك ، فإن العدد الإجمالي لدرجات حرية المفاصل أقل من إجمالي عدد القيود التي أدخلتها غواصات الحركة يساوي درجات حرية الذراع. إجمالي عدد القيود التي قدمتها جميع غواصات الحركة في الذراع هو 2PL+PH. لذلك ، فإن إجمالي عدد درجات حرية المفاصل ناقص العدد الإجمالي للقيود التي يتم تقديمها بواسطة غواصات الحركة يساوي درجة حرية الذراع ، أي ، f =3 n -2 pl- الرقم الهيدروجيني هو طريقة حساب درجات الحرية المستوية.
طريقة لحساب الدرجات المكانية للحرية. بادئ ذي بدء ، نحن بحاجة إلى معرفة أن الذراع الآلي لديها ست درجات من الحرية في الفضاء ، على عكس درجات الحرية الثلاث التي تتمتع بها في الطائرة. إن حسابهم هو نفسه في الأساس ، هو العدد الإجمالي لدرجات حرية المفاصل ناقص العدد الإجمالي للقيود التي يقدمها نائب الحركة مساواة درجة حرية الذراع الآلية ، والحساب: F=6 n -5 p 5-4 p 4-3 p 3-2 p 2- p1. تمثل F درجة حرية الذراع الآلي ، 6N تمثل العدد الإجمالي لدرجات حرية المفاصل ، و P1 و P2 و P3 و P4 و P5 يمثلون عدد مستويات 1-5 من نائب الحركة ، على التوالى.
تصفح المقال أعلاه لفهم معنى درجة حرية الذراع الآلية وكيفية حساب ، عدد المفاصل على الذراع الآلية التي يمكن أن تتحرك بشكل مستقل هي درجة حرية الذراع الآلية. عدد المفاصل على الذراع التي يمكن أن تتحرك بشكل مستقل هو عدد درجات حرية الذراع. عادة عند تصميم ذراع آلية ، سنستخدم حساب درجات الحرية لمعرفة الحركة المحتملة للذراع من خلال الحساب. تابعنا لمعرفة المزيد عن درجات حرية الأسلحة الآلية وتطبيقاتها.