Sisteme de transmitere a miscarii in cazul robotilor

Dispozitivele de transmitere a miscarii asigura transmiterea miscarii de la sistemul de actionare la elementele mobile din structura mecanica a robotului putand avea uneori si rol de elemente componente ale acestei structuri. Sunt elemente care determina cresterea masei in miscare si introduc jocuri, frecari, elasticitate in articulatii, ceea ce poate mari incertitudinea pozitionarii elementului terminal, sporind riscul aparitiei vibratiilor.

Restrictiile privind realizarea unei transmisii sunt determinate de:
- caracterisiticile actionarii (cupluri, forte, viteze).
- exigentele impuse obiectului in miscare, prin limitele marimilor cinematice (in miscare de rotatie si de translatie).
- puterea mecanica transmisa elementului actionat.
- o buna rigiditate a structurii si o inertie cat mai mica a maselor in miscare de translatie sau rotatie, de maniera reducerii deformatiilor elastice, statice (efectul greutatii) si dinamice (vibratii), de limitare a fortelor si cuplurilor necesare in faza de accelerare, maximizarea vitezelor critice si a pulsatiilor de rezonanta a elementelor elastice cat mai departe de zona vitezelor de lucru.
- frecari cat mai mici in cuplele cinematice.
- eliminarea jocurilor sau compensarea acestora.
- asigurarea cel putin a unei echilibrari statice partiale, care sa permita reducerea cuplurilor si fortelor de accelerare si efectul greutatii asupra preciziei de pozitionare si evitarea miscarilor necontrolate la actionare defectuoasa.

Diversele restrictii sunt contradictorii: cresterea capacitatii de accelerare solicita mase inertiale reduse, deci elemente usoare si prin urmare deformabile, in comparatie cu cresterea pulsatiilor de rezonanta si reducerea deformatiilor elastice, care solicita elemente rigide de sectiune transversala si masa mari. Prestrangerile si predeformarile utilizate pentru eliminarea jocurilor au ca efect cresterea frecarilor, ceea ce constituie inca o contradictie intre frecari reduse si absenta jocurilor. Mecanismele de transmitere a miscarii transfera masele inertiale ale unor elemente in raport cu altele. Dezavantajul principal al mecanismelor de transmitere este acela ca inrautatesc comportamentul dinamic al ansamblului prin greutatea proprie, introduc jocuri interne si frecari.

Din punct de vedere constructiv mecanismele de transmitere folosite in constructia manipulatoarelor si robotilor pot fi:
- transmisii prin angrenaje cu axa fixa (reductoare cilindrice sau conice), sau cu axa mobila (reductoare armonice), care transforma parametrii miscarii de rotatie.
- transmisii surub-piulita, care transforma miscarea de rotatie in miscare de translatie, fiind adesea utilizate pentru realizarea cuplelor de translatie si echilibrarea statica a corpurilor in rotatie (transmisiile trebuie montate in articulatii in maniera de a permite miscari relative ale diferitelor elemente unele in raport cu altele, dar au o mare sensibilitate la deformatii si vibratii).
- transmisii prin curele, cabluri si lanturi realizate cu roti si pinioane cu axe paralele, care transforma parametrii miscarii, utilizate de regula la actionarea articulatiilor, in scopul echilibrarii statice prin plasarea actionarilor spre baza si atunci cand elementele mecanismului de transmisie sunt departate intre ele.
- transmisii prin parghii articulate sub forma de paralelogram care asigura o buna rigiditate, elementele paralelogramului sunt componente ale structurii mecanice, iar solicitarile sunt de tractiune-compresiune.
- transmisii cu cilindri hidraulici si pneumatici.

O clasa de transmisii foarte mult utilizata in prezent in constructia robotilor datorita avantajelor introduse, o reprezinta reductoarele armonice.
Principalele avantaje ale reductoarelor armonice, semnificative la nivelul servosistemelor din cuplele cinematice ale robotilor, care au nevoie de o buna precizie, pot fi sintetizate prin:
- precizie de pozitionare inferioara unei deplasari unghiulare de 1 minut si repetabilitate de cateva secunde.
- capacitate mare de transmitere a cuplului, datorita multiplelor angrenari ale danturii (transfera acelasi cuplu ca reductoarele de doua ori mai mari si de trei ori mai grele).
- joc natural nul, datorita unei prestrangeri naturale in angrenare.

- raport mare de transmisie pentru o singura treapta (50:1, 320:1).
- randament bun (~0,85), uzura minima si deci o durata mare de viata.
- structura compacta.