4.SISTEME ARTIFICIALE DE PREHENSIUNE Sistemul artificial de prehensiune (SAP) este sistemul complet şi complex

care identifică, prinde eventual micromanipulează controlat şi desprinde în poziţia stabilită corpul de prehensat, în mod asemănător cu mâna umană.

Fig.4.1 Structura sistemelor artificialede prehensiune

Principalul criteriu de clasificare a SAP este funcţie de energia folosită pentru generarea forţelor de prehensiune - forţelor de contact cu obiectul prehensat.

Conform acestui criteriu sunt considerate semnificative următoarele tipuri de SAP:

-sisteme artificiale de prehensiune mecanică, caracterizate de energia cinetică mecanică;

-sisteme artificiale de prehensiune cu vacuum, la care prehensiunea se obţine datorită forţelor de presiune hidrostatică;

-sisteme artificiale de prehensiune magnetice, caz în care prehensiunea se obţine datorită forţei magnetice;

-sisteme artificiale de prehensiune bazate pe efecte speciale cum ar fi efecte adezive, de absorbţie, electrostatice, etc.

5.SISTEME ARTIFICIALE DE PREHENSIUNE MECANICE Deoarece sistemele artificiale de prehensiune mecanice (SAPM) se

diferenţiază, în primul rând, prin construcţia subsistemului mecanic, a mecanismului, principalul criteriu de clasificare a SAPM este funcţie de particularităţile acestei construcţii.

Conform acestui criteriu de clasificare, SAPM se împart în: sisteme artificiale de prehensiune mecanice cu bacuri (prehensoare cu bacuri), v.fig.5.1,a; sisteme artificiale de prehensiune mecanice antropomorfe (prehensoare antropomorfe), v.fig.5.1,b; sisteme artificiale de prehensiune mecanice tentaculare (prehensoare tentaculare), v.fig.5.1,c.

Fig.5.1 Tipurile principale de sistemeartificiale de prehensiune mecanice5.1. Modelarea sistemului mecanic de prehensiune

În general, sistemul mecanic de prehensiune sau mecanismul de prehensiune este format din corpuri rigide şi cuprinde structura mecanică a motorului ce generează puterea mecanică de acţionare, din subansamblul care transmite puterea mecanică de la motor la elementele care realizează contactul cu obiectul prehensat şi din obiectul destinat prehensiunii.

În această lucrare se vor trata mecanismele de prehensiune în următoarele premise:

v în afara elementelor de contact cu obiectul, toate celelalte elemente sunt considerate solide nedeformabile (rigide) legate prin cuple în care se neglijează frecarea;

v elementele ce contactează obiectul se vor trata atât ca elemente solide nedeformabile cât şi ca elemente solide deformabile în partea de contactare;

v contactul cu obiectul prehensat este tratat în situaţia neglijării frecării şi în situaţia considerării frecării;

v obiectul prehensat este considerat nedeformabil (solid rigid).

5.1.2. Condiţiile minime de prehensiune statică Se consideră mai întâi cazul simplificat al prehensiunii unui corp solid,

deformabil elastic, asupra căruia acţionează numai forţele de contact (v.fig.5.9), normale la suprafaţa corpului în punctele Pi (i=1,...,n), prin intermediul elementelor de contact ale prehensorului.

În fiecare punct Pi se ataşează un sistem de referinţă triortogonal {Pixiyizi}, cu versori ii, ji, ki, astfel ca axa zi să coincidă cu normala (Pini) la suprafaţa corpului.

Fig.5.9 Cazul general al forţelor de contact la prehensiuneaunui corp solid deformabil

În sistemele de referinţă Pixiyizi, fiecărui vector forţă, respectiv moment, îi corespunde un torsor în punctul Pi . Astfel,

cu următoarele forme matriceale:

Fiecare torsor din punctul Pi se exprimă în punctul O, originea sistemului de referinţă OX0Y0Z0, considerat fix. Exprimarea torsorilor în sistemul de referinţă fix se face cu formula matriceală:

TPiO este matricea de trecere între cele două sisteme de referinţă şi are forma:

în care CPiO este matricea cosinuşilor directori ce caracterizează poziţia unghiulară relativă a celor două sisteme de referinţă, iar rPiO sunt coordonatele distanţei PiO în sistemul de referinţă fix cu originea în O.

Cu torsorii exprimaţi în sistemul de referinţă fix se poate forma matricea notată cu G şi denumită matricea de prehensiune:

În aceste premize, condiţia necesară de prehensiune a corpului considerat, faţă de originea sistemului de referinţă fix, este:

Conditia de prehensiune dinamica: În situaţia în care asupra corpului acţionează şi forţe exterioare cum ar fi:

forţa de greutate şi forţa de inerţie, condiţia de prehensiune a corpului considerat presupune că torsorul rezultant al tuturor forţelor în punctul O (originea sistemului de referinţă fix) să fie nul.

Considerând rezultanta R a fortelor exterioare (altele decât forţele de contact), condiţia de prehensiune presupune satisfacerea ecuaţiei:

în care [ f ] este matricea amplitudinilor forţelor de contact, iar matricea de prehensiune [ G* ] este formată din torsori elementari.

Stabilitatea prehensiunii corpului presupune că forţele de contact, normale la suprafaţa corpului să fie pozitive ( ³ 0), iar forţele ce tind să învingă forţele generate prin frecare să respecte condiţiile:

Dacă considerăm un sistem de corpuri solide între care unul este corpul prehensat, condiţia de prehensiune statică impune ca mecanismul ataşat să aibă gradul de mobilitate M£0.