Манипулятор
роборука
Это понятие впервые встречается на программе «Инженерия и системный подход к решению задач» — примерно 11-12 лет (5-6 класс).
Механическая рука: суставы с моторчиками поворачиваются по команде, а захват на конце берёт и переносит предметы.
Твоя рука: плечо, локоть и кисть — суставы, пальцы — захват. У роборуки в каждом «суставе» стоит свой моторчик.
Показать на своей руке и на картинке роборуки, где у обеих «плечо», «локоть» и «захват»; посчитать суставы у той и у другой.
Цепочка подвижных звеньев, соединённых суставами-приводами, с рабочим органом на конце: захватом, присоской или инструментом. Контроллер задаёт угол каждого сустава, чтобы привести рабочий орган в нужную точку. Чем больше суставов, тем в большее число положений дотягивается рука.
Составить пошаговый план для роборуки «перенести кубик из А в Б»: какой сустав и куда движется на каждом шаге; проверить план, изображая манипулятор своей рукой.
Манипулятор характеризуют степени свободы (у промышленных обычно 6 — любые позиция и ориентация инструмента), зона досягаемости, грузоподъёмность и повторяемость. Прямая задача кинематики — по углам суставов найти точку захвата; обратная — по точке подобрать углы: у неё бывает несколько решений («локоть вверх/вниз») или ни одного, если точка вне зоны досягаемости.
Для плоской руки из двух звеньев подобрать углы суставов, приводящие захват в заданную точку, и показать вторую комбинацию углов с тем же результатом.
Частое заблуждение
«Роборука сама видит деталь и решает, как её взять». Нет: типовой манипулятор слепо повторяет запрограммированные движения; сдвинь деталь — и без датчиков он схватит воздух.