2.1.4.1. Cấu trúc cơ cấu:
Cũng như các robot thông thường, robot song song là loại robot có cấu trúc vòng kín trong đó các khâu dạng thanh được nối với nhau bằng các khớp động. Sơ đồ động cơ cánh tay máy thông thường là chuỗi nối tiếp các khâu động, từ khâu cuối (là khâu trực tiếp thực hiện thao tác công nghệ) đến giá cố định. Còn trong robot song song, khâu cuối được nối với giá cố định bởi một số mạch động học, tức là nối song song với nhau. Sự khác nhau về sơ đồ động đó cũng tạo nên nhiều điểm khác biệt về động học và động lực học.
2.1.4.2. Khâu, khớp, chuỗi động và cơ cấu chấp hành của robot song song:
Khâu: là phần có chuyển động tương đối với các phần khác trong cơ cấu. Chúng ta coi các khâu là vật rắn, điều đó làm cho việc nghiên cứu các kết cấu, robot được dễ
dàng hơn. Tuy nhiên với các cơ cấu tốc độ cao hoặc mang tải lớn thì hiện tượng đàn hồi của vật liệu trở nên quan trọng đáng kể và chúng ta phải xét đến.
Khớp: là chuỗi động giữa hai khâu. Tùy theo cấu trúc, mỗi khớp hạn chế một số chuyển động giữa hai khâu, bề mặt tiếp xúc của mỗi khâu tại khớp gọi là thành phần khớp. Hai thành phần của khớp tạo thành một khớp động. Khớp động có thể phân thành khớp thấp và khớp cao tùy thuộc vào dạng tiếp xúc:
- Khớp thấp: nếu hai thành phần tiếp xúc là bề mặt
- Khớp cao: nếu hai thành phần tiếp xúc là điểm hoặc đường
Có 6 loại khớp thấp và hai loại khớp cao cơ bản thường được dùng trong các cơ cấu máy và các robot đó là:
- Khớp quay (Revolute Joint-R): khớp để lại chuyển động của khâu này đối với các khâu khác quanh một trụ quay, nghĩa là khớp quay hạn chế khả năng chuyển động giữa hai thành phần của khớp và có một bậc tự do.
- Khớp lăng trụ (Prismatic Joint-P): cho phép hai khâu trượt trên một trục. Do đó khớp lăng trụ hạn chế 5 khả năng chuyển động tương đối giữa hai khâu và có một bậc tự do. Người ta cũng thường gọi khớp lăng trụ là khớp tịnh tiến.
- Khớp trụ (Cylindrical Joint-C): cho phép hai chuyển động độc lập, gồm một chuyển động quay quanh một trục và một chuyển động tịnh tiến theo trục đó. Do đó khớp trụ hạn chế 4 khả năng chuyển động giữa hai khâu và có hai bậc tự do. - Khớp ren (Helical Joint-C): cho phép chuyển động quay quanh trục đồng thời tịnh
tiến theo trục quay. Tuy nhiên chuyển động tịnh tiến phụ thuộc vào chuyển động quay bởi bước của ren vít. Do đó khớp ren hạn chế 5 chuyển động tương đối giữa hai khâu và còn lại một bậc tự do.
- Khớp cầu (Spherical Joint-S): cho phép chuyển động quay giữa hai thành phần khớp tâm cầu theo tất cả các hướng, nhưng không có chuyển động tịnh tiến giữa hai thành phần khớp này. Do đó khớp cầu hạn chế 3 khả năng chuyển động và có 3 bậc tự do.
- Khớp phẳng (Plane Joint-E): có hai khả năng chuyển động tịnh tiến thep hai trục trong mặt tiếp xúc và khả năng quay quanh trục vuông góc với mặt tiếp xúc. Do đó khớp phẳng hạn chế 3 khả năng chuyển động và có 3 bậc tự do.
- Khớp bánh rang phẳng (Gear Pair-G): cho hai bánh rang ăn khớp với nhau. Các mặt tiếp xúc đẩy nhau, chúng thường trượt lên nhau. Do đó khớp bánh rănghạn chế 4 chuyển động tương đối giữa hai thành phần khớp và còn lại hai bậc tự do. - Khớp cam phẳng (Cam Pair-Cp): tương tự như khớp bánh răng, hai thành phần
khớp luôn tiếp xúc với nhau. Do đó khớp cam phẳng có hai bậc tự do.
- Khớp quay, khớp lăng trụ, khớp trụ, khớp ren, khớp cầu, khớp phẳng là các khớp thấp, khớp bánh răng phẳng và các khớp cam phẳng là các khớp cao.