Przegląd rozwiązań konstrukcyjnych manipulatorów i głównych obszarów ich zastosowań

Manipulatory to osprzęty robocze, w których kilka członów połączonych jest przegubami. Najczęściej stosowaną strukturą kinematyczną jest struktura szeregowa, której końcowy element stanowi efektor w postaci głowicy technologicznej lub chwytaka. Do napędu manipulatorów stosuje się zazwyczaj jeden z trzech rodzajów układów napędowych: pneumatyczny, elektryczny lub hydrostatyczny. Obszar zastosowań takich osprzętów jest bardzo szeroki i determinuje go rodzaj wykorzystywanych efektorów, struktura kinematyczna, układ napędowy, a także platforma bazowa - stacjonarna lub mobilna. Od tego typu konstrukcji wymaga się możliwości realizacji zróżnicowanych zadań, w których konieczne jest, aby efektor dysponował wielopłaszczyznowym spektrum ruchów. Dodatkowo wskazana jest duża precyzja ruchu. Wieloczłonowa konstrukcja o dużym stopniu swobody zapewnia manipulatorom wiele możliwości roboczych, ale jednocześnie sprawia trudności w efektywnym wykorzystaniu przy operowaniu manualnym. Stąd najczęściej wykorzystuje się je w robotach, w których część lub wszystkie ruchy są sterowane w sposób zautomatyzowany. Manipulatory zabudowane na platformie stacjonarnej (manipulatory robotyczne) są szeroko rozpowszechnione jako m.in. roboty przemysłowe, medyczne, badawcze. Szczególną grupą są manipulatory montowane na platformach mobilnych, zwane robotami mobilnymi. Najczęściej wykorzystuje się je do zadań specjalnych takich jak działania militarne oraz ratunkowe, a także do eksploracji trudno dostępnych terenów badawczych. Manipulatory te muszą być zdolne do przenoszenia dużych obciążeń, posiadać szeroki zakres obszaru roboczego i możliwość generowania dużych sił udźwigu. Wykorzystywanie ich do czynności niebezpiecznych chroni człowieka przed ryzykiem utraty życia lub zdrowia, a poprzez to podnosi efektywność wykonywanych prac. W ostatnich latach obserwuje się intensywny rozwój układów sterowania tego typu konstrukcji.

Manipulators are multi-part constructions whose members are connected by joints. The most common kinematic structure is the series structure. The effector at the end of the structure is a process head or a gripper. The most commonly used kinematic structure is a series structure, and the effector at the end of it is a technological head or a gripper. The area of application of manipulators is very wide and it de-termines the type of tools used, the kinematic structure, the drive system, and the base platform ‒ stationary or mobile one. As industrial, medical, and research robots there are used the manipulators built on a stationary platform. A construction of this type requires a high degree of repeatability and preci-sion in the movements performed. A multi-part structure with a large number of degrees of freedom provides the manipulators with a large working capacity, but at the same time makes it difficult to use them effectively for manual operation. This is why they are most commonly used for robots in which some or all movements are controlled automatically. Manipulators, mounted on mobile platforms, are a special group, called in short mobile robots. They are most often used for special tasks, such as military and rescue operations, as well as for the exploration of hard-to-reach research areas. Manipulators used there must be able to carry heavy loads, have a wide range of workspace and the ability to generate large lifting forces. Their use for dangerous activities protects people from the risk of loss of their life or health, and thus it increases the efficiency of the work. In recent years, there has been observed an intensive development in constructions of this type.