Kinematik çift - Kinematic pair

Bir serinin parçası
Klasik mekanik
İkinci hareket yasası
Şubeler
temel bilgiler
formülasyonlar
Temel konular
döndürme
Bilim insanları

Olarak klasik mekanik bir kinematik çift iki arasında bir bağlantı olduğu fiziksel nesneleri getirdiği kısıtlamalar nispi hareketi (ilgili kinematik ). Alman mühendis Franz Reuleaux , kinematik çifti, basit makinelerden oluşan elemanların hareketi üzerinde bir ilerleme sağlayan makinelerin incelenmesine yeni bir yaklaşım olarak tanıttı .

Tanım

Kinematik dalıdır klasik mekanik tarif hareketi arasında puan , gövdeleri (nesneler) ve sistemler hareket nedenlerinin dikkate almadan organları (objelerin gruplar). Bir çalışma alanı olarak kinematik, genellikle "hareket geometrisi" olarak adlandırılır. Daha fazla ayrıntı için Kinematik'e bakın .

Hartenberg & Denavit, kinematik bir çiftin tanımını sunar:

Reuleaux, katı cisimler arasındaki bağlantılar konusunda iki tür tanımladı; onları daha yüksek ve daha düşük çiftler (elemanların) olarak adlandırdı. Daha yüksek çiftlerde, iki eleman, bilyeli yatak veya disk kam ve takipçide olduğu gibi bir noktada veya bir çizgi boyunca temas halindedir; çakışan noktaların göreli hareketleri farklıdır. Alt çiftler, pim bağlantılarında, çaprazkafalarda , bilye ve soket bağlantılarında ve diğer bazılarında olduğu gibi, alan temasının görselleştirilebildiği çiftlerdir ; elemanların çakışan noktalarının ve dolayısıyla bağlantılarının göreli hareketi benzerdir ve bir bağlantıdan diğerine elemanların değişimi, daha yüksek çiftlerde olduğu gibi parçaların göreli hareketini değiştirmez.

Kinematikte, kinematik bir çift oluşturan birbirine bağlı iki fiziksel nesneye 'rijit cisimler' denir. Mekanizmalar , manipülatörler veya robotlarla ilgili çalışmalarda , iki nesneye tipik olarak 'bağlantılar' denir.

alt çift

Alt çift, hareketli gövdedeki bir yüzey arasındaki teması sabit gövdedeki karşılık gelen bir yüzeyle sınırlayan ideal bir eklemdir. Alt çift, iki pervane şaftını bağlamak için kullanılan kardan mafsalı , örneğin somun ve vida gibi iki eleman arasında bir yüzey veya alan temasının olduğu bir çifttir .

Alt eklem vakaları:

  • Bir Bu döner R, eklem ya da menteşeli eklem sabit gövdesi içinde bir çizgi ile eş doğrusal olduğu ve hareket parçası, bu hat bir düzlemde dikey sabit benzer bir dikey düzlem ile temas halinde kalmasını hareket parçasının bir çizgi gerektirir vücut. Bu, bağlantıların göreli hareketine beş kısıtlama getirir, bu nedenle bir serbestlik derecesine sahiptir .
  • Bir prizma p eklem ya da sürgü hareket parçası olarak bir çizgi sabit gövdenin içinde bir hat ile müşterek-doğrusal kalır ve hareket parçasının bu çizgiye paralel bir düzlemde sabit gövdenin içinde de benzer bir paralel düzlem ile temas halinde olmasını gerektirir . Bu, bağlantıların göreli hareketine beş kısıtlama getirir, bu nedenle bir serbestlik derecesine sahiptir.
  • Bir vidalı bağlantı veya helisel H bağlantı, iki bağlantıda kesme dişleri gerektirir, böylece aralarında bir dönme ve kayma hareketi vardır. Bu eklem bir serbestlik derecesine sahiptir.
  • Bir silindirik Cı ortak hareket parçasının bir çizgi sabit gövdenin içinde bir hat ile müşterek-doğrusal kalmasını gerektirir. Döner mafsal ve kayar mafsalın birleşimidir. Bu eklem iki serbestlik derecesine sahiptir.
  • Bir üniversal U ortak iki kesişen, eksenleri birbirine eğimli sert bağlantıları bağlantı karşılıklı olarak ortogonal döner mafsalların oluşur.
  • Bir küre S eklem veya bilyalı mafsal hareket parçasının bir nokta sabit gövdenin sabit kalmasını gerektirir. Bu eklem, ortogonal eksenler etrafındaki dönüşlere karşılık gelen üç serbestlik derecesine sahiptir.
  • Bir düzlemsel ortak hareket parçası olarak bir düzlemde sabit gövdesi içinde bir düzlem ile temas halinde olmasını gerektirir. Bu eklem üç serbestlik derecesine sahiptir. Hareketli düzlem, sabit düzlem boyunca iki boyutta kayabilir ve sabit düzleme dik bir eksen üzerinde dönebilir.
  • Bir paralelkenar Pa eklemi, bir paralelkenarın köşelerinde dört döner eklem ile birbirine bağlanan dört bağlantıdan oluşur.

Daha yüksek çiftler

Genel olarak, daha yüksek bir çift, sabit gövdedeki bir eğri veya yüzey ile teması sürdürmek için hareketli gövdede bir eğri veya yüzey gerektiren bir kısıtlamadır. Örneğin, bir kam ile takipçisi arasındaki temas, kam eklemi adı verilen daha yüksek bir çifttir . Benzer şekilde, iki dişlinin birbirine geçen dişlerini oluşturan kıvrımlı eğriler arasındaki temas , bir yüzey üzerinde yuvarlanan bir tekerlek gibi kam eklemleridir. Bir nokta veya hat temasına sahiptir.

Sarma çifti/ Daha yüksek çift

Sarma/yüksek çift, kayışları , zincirleri ve bu tür diğer cihazları içeren bir kısıtlamadır . Kayış tahrikli bir kasnak bu çiftin bir örneğidir. Üst çifte çok benzeyen (nokta veya hat teması olan), ancak çoklu nokta teması olan bu tipte...

ortak gösterim

Bağlam

Mekanizmalar, manipülatörler veya robotlar tipik olarak eklemlerle birbirine bağlanan bağlantılardan oluşur.  SCARA robotu gibi seri manipülatörler , tek bir bağlantı ve eklem zinciri aracılığıyla hareketli bir platformu bir tabana bağlar. Robotikte hareketli platforma "son efektör" denir. Çoklu seri zincirler, hareketli platformu Gough-Stewart mekanizması gibi paralel manipülatörlerin tabanına bağlar . Paralel manipülatörlerin bireysel seri zincirlerine 'uzuvlar' veya 'bacaklar' denir. Topoloji, bir manipülatör veya robot oluşturan bağlantıların ve eklemlerin düzenlenmesini ifade eder. Ortak notasyon, mekanizmaların, manipülatörlerin veya robotların ortak topolojisini tanımlamanın uygun bir yoludur.

Kısaltmalar

Eklemler şu şekilde kısaltılır: prizmatik P, döner R , evrensel U , silindirik C , küresel S , paralelkenar Pa . Aktüatörlü veya aktif eklemler alt çizgilerle tanımlanır, yani P , R , U , C , S , Pa .

gösterim

Eklem notasyonu, bir mekanizmayı oluşturan eklemlerin türünü ve sırasını belirtir. Tabandaki ilk eklemin kısaltmasından hareket eden platformdaki son kısaltmaya kadar eklem dizilerini tanımlar. Örneğin, seri SCARA robotunun ortak notasyonu RRP'dir , bu onun iki aktif döner eklemden RR ve ardından bir aktif prizmatik P ekleminden oluştuğunu gösterir . Tekrarlanan eklemler sayılarına göre özetlenebilir; Böylece SCARA robotunun ortak gösterimi örneğin 2 RP olarak da yazılabilir . Paralel Gough-Stewart mekanizması için ortak notasyonu olan 6-U P S ya da 6 (u P G) altı aynı seri uzuvların her biri evrensel oluşan bir oluşmaktadır belirten U , aktif prizmatik p ve küresel S eklem. Parantezler () bireysel seri uzuvların eklemlerini içine alır. 

Ayrıca bakınız

Referanslar