Par cinemático - Kinematic pair

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Na mecânica clássica , um par cinemático é uma conexão entre dois objetos físicos que impõe restrições ao seu movimento relativo ( cinemática ). O engenheiro alemão Franz Reuleaux apresentou o par cinemático como uma nova abordagem para o estudo de máquinas que proporcionava um avanço sobre o movimento de elementos constituídos por máquinas simples .

Descrição

Cinemática é o ramo da mecânica clássica que descreve o movimento de pontos , corpos (objetos) e sistemas de corpos (grupos de objetos) sem consideração das causas do movimento. A cinemática como um campo de estudo é frequentemente referida como a "geometria do movimento". Para obter mais detalhes, consulte Cinemática .

Hartenberg & Denavit apresentam a definição de um par cinemático:

Na questão de conexões entre corpos rígidos, Reuleaux reconheceu dois tipos; ele os chamou de pares superiores e inferiores (de elementos). Com pares superiores, os dois elementos estão em contato em um ponto ou ao longo de uma linha, como em um rolamento de esferas ou came de disco e seguidor; os movimentos relativos de pontos coincidentes são diferentes. Os pares inferiores são aqueles para os quais o contato da área pode ser visualizado, como em conexões de pinos, cruzetas , juntas de esfera e soquete e alguns outros; o movimento relativo dos pontos coincidentes dos elementos e, portanto, de seus links, são semelhantes, e uma troca de elementos de um link para o outro não altera o movimento relativo das partes como faria com os pares superiores.

Na cinemática, os dois objetos físicos conectados, formando um par cinemático, são chamados de 'corpos rígidos'. Em estudos de mecanismos , manipuladores ou robôs , os dois objetos são normalmente chamados de 'links'.

Par inferior

Um par inferior é uma junta ideal que restringe o contato entre uma superfície no corpo móvel e um correspondente no corpo fixo. Um par inferior é aquele em que ocorre uma superfície ou área de contato entre dois membros, por exemplo, porca e parafuso, junta universal usada para conectar dois eixos de hélice.

Casos de articulações inferiores:

  • Uma junta R de rotação , ou junta articulada, requer que uma linha no corpo móvel permaneça colinear com uma linha no corpo fixo e um plano perpendicular a esta linha no corpo móvel mantenha contato com um plano perpendicular semelhante no corpo fixo corpo. Isso impõe cinco restrições ao movimento relativo dos links, que, portanto, tem um grau de liberdade .
  • Uma junta P prismática , ou controle deslizante, requer que uma linha no corpo móvel permaneça colinear com uma linha no corpo fixo, e um plano paralelo a esta linha no corpo móvel mantenha contato com um plano paralelo semelhante no corpo fixo . Isso impõe cinco restrições ao movimento relativo dos links, que, portanto, tem um grau de liberdade.
  • Uma junta aparafusada ou junta H helicoidal requer roscas cortadas em dois elos, de modo que haja um movimento de giro e deslizamento entre eles. Esta junta tem um grau de liberdade.
  • Uma junta C cilíndrica requer que uma linha no corpo móvel permaneça colinear com uma linha no corpo fixo. É uma combinação de uma junta rotativa e uma junta deslizante. Esta junta possui dois graus de liberdade.
  • Uma junta universal em U consiste em duas juntas de rotação mutuamente ortogonais que conectam elos rígidos cujos eixos estão inclinados um para o outro.
  • Um esférica S articulação ou articulação esférica requer que um ponto do corpo em movimento permanece estacionária no corpo fixo. Essa junta tem três graus de liberdade, correspondendo a rotações em torno de eixos ortogonais.
  • Uma junta plana requer que um plano no corpo móvel mantenha contato com um plano no corpo fixo. Esta junta tem três graus de liberdade. O plano móvel pode deslizar em duas dimensões ao longo do plano fixo e pode girar em um eixo normal ao plano fixo.
  • Uma junta do paralelogramo Pa é composta por quatro elos conectados entre si por quatro juntas de rotação nos cantos de um paralelogramo.

Pares superiores

Geralmente, um par mais alto é uma restrição que requer uma curva ou superfície no corpo em movimento para manter contato com uma curva ou superfície no corpo fixo. Por exemplo, o contato entre um came e seu seguidor é um par superior denominado junta de came . Da mesma forma, o contato entre as curvas involutas que formam os dentes engrenados de duas engrenagens são juntas de came, assim como uma roda rolando sobre uma superfície. Ele tem um ponto ou linha de contato.

Par de envolvimento / par superior

Um par de envolvimento / superior é uma restrição que compreende correias , correntes e outros dispositivos. Uma polia acionada por correia é um exemplo desse par. Neste tipo de par muito semelhante ao par superior (que tem contato de ponto ou linha), mas com contato de ponto múltiplo ...

Notação conjunta

Contexto

Mecanismos, manipuladores ou robôs são normalmente compostos de links conectados por juntas.  Manipuladores em série , como o robô SCARA , conectam uma plataforma móvel a uma base por meio de uma única cadeia de elos e juntas. Em robótica, a plataforma móvel é chamada de `efetor final '. Várias cadeias seriais conectam a plataforma móvel à base de manipuladores paralelos , como o mecanismo de Gough-Stewart . As cadeias seriais individuais de manipuladores paralelos são chamadas de 'membros' ou 'pernas'. Topologia se refere ao arranjo de links e juntas formando um manipulador ou robô. A notação conjunta é uma maneira conveniente de definir a topologia conjunta de mecanismos, manipuladores ou robôs.

Abreviações

As juntas são abreviadas da seguinte forma: prismática P, revolução R , U universal , C cilíndrico , S esférico , paralelogramo Pa . As juntas ativadas ou ativas são identificadas por sublinhados, ou seja, P , R , U , C , S , Pa .

Notação

A notação de junta especifica o tipo e a ordem das juntas que formam um mecanismo. Identifica as sequências de juntas, partindo da abreviatura da primeira junta na base até a última abreviatura na plataforma móvel. Por exemplo, a notação de junta para o robô SCARA serial é RRP , indicando que ele é composto de duas juntas de rotação RR ativas seguidas por uma junta P prismática ativa . As juntas repetidas podem ser resumidas pelo seu número; de modo que a notação conjunta para o robô SCARA também pode ser escrita 2 RP, por exemplo. A notação da articulação para o mecanismo paralelo de Gough-Stewart é 6-U P S ou 6 (U P S), indicando que é composto por seis membros seriais idênticos, cada um composto por uma articulação universal U , P prismática ativa e S esférica . Os parênteses () incluem as articulações de membros em série individuais. 

Veja também

Referências