2R ROBOTKAR • INTERAKTÍV TDK DEMONSTRÁCIÓ

🎯 Optimum Kihívás

Megtalálod azt a könyökszöget, ahol a robotkar geometriai hatékonysága maximális?
Mozgasd a csúszkát, és figyeld, hogyan változik a lefedettség és a hatékonyság!

🤖 A robotkar

A rajz a könyöktartomány változását szemlélteti. A sárga ív a vizsgált könyökmozgás nagyságát mutatja.

🎮 Találd meg az optimumot!

120.0 °
θ₂ – maximális könyöktartomány
0° 90° 180°
LEFEDETTSÉG ρ
—
HATÉKONYSÁG E
—
MERRE MOZOGJ?
↑
Próbáld megtalálni a maximumot!

🏆 Az optimum

A maximális geometriai hatékonyság teljes vállfordulat mellett:

θ₂* ≈ 167,6044°
(2π + θ₂) sin(θ₂) = 1 − cos(θ₂)

Ez nem a maximális munkatér. A lefedettség egészen 180°-ig tovább növekszik. A 167,6044° a szögköltséggel normalizált geometriai hatékonyság maximuma.

📈 Miért éppen 167,6044°?

A grafikon az E(2π, θ₂) geometriai hatékonyságot mutatja. A sárga pont a csúszkán beállított könyöktartományt követi. A zöld rombusz jelöli a maximumot.

⚖️ 167,6044° vagy 180°?

A maximális lefedettség és a maximális geometriai hatékonyság nem ugyanaz a cél. Válaszd ki az egyik esetet, és az alkalmazás vizuálisan is megmutatja a különbséget.

🏆 Hatékonysági optimum
θ₂ 167,6044°
Lefedettség —
Hatékonyság —
Teljes szögköltség 527,6044°
📐 Teljes könyöknyitás
θ₂ 180°
Lefedettség —
Hatékonyság —
Teljes szögköltség 540°
Relatív lefedettség
Geometriai hatékonyság
Könyöktartomány —
Relatív lefedettség —
Hatékonyság —
+12,3956°
további könyöktartomány szükséges a 180°-hoz
+1,1656
százalékponttal nagyobb a lefedettség
−1,143%
a geometriai hatékonyság változása

🧮 Mi történik matematikailag?

Teljes vállfordulatot feltételezünk:

θ₁ = 2π.

A relatív lefedettség:

ρ(2π, θ₂) = ½(1 − cos θ₂)

ami a félszög-azonossággal:

ρ(2π, θ₂) = sin²(θ₂ / 2).

Ez 0° és 180° között monoton nő, így a maximális lefedettség θ₂ = 180° esetén adódik.

A szögköltség:

C(2π, θ₂) = 2π + θ₂.

A geometriai hatékonyság ezért:

E(2π, θ₂) = ½ · (1 − cos θ₂) / (2π + θ₂).

A belső maximum szükséges feltétele:

(2π + θ₂) sin θ₂ = 1 − cos θ₂.

Ennek nemtriviális numerikus megoldása:

θ₂* ≈ 2,925248 rad ≈ 167,6044°.

A 167,6044° és 180° közötti különbség tehát nem azt jelenti, hogy a robot 167,6044°-nál éri el a legnagyobb munkateret. A munkatér 180°-ig tovább nő. A különbség abból származik, hogy az utolsó körülbelül 12,4° egyre kisebb új geometriai lefedettséget eredményez, miközben a szögköltség tovább növekszik.