KWALIFIKACJA ELM6 - STYCZEŃ 2022 (test 3)

PYTANIE NR 7.
Liczba stopni swobody robota przedstawionego na schemacie wynosi
Ilustracja przedstawia schemat pneumatyczny, który może być używany w kontekście egzaminu zawodowego dla technika
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Stopnie swobody robota to liczba niezależnych ruchów wynikających z par kinematycznych w łańcuchu od podstawy do chwytaka. Na schemacie należy policzyć wszystkie stawy (pary obrotowe i postępowe). Widoczne są łącznie 5 par kinematycznych, więc robot ma 5 stopni swobody.

Pełne wyjaśnienie:

Stopnie swobody (DoF) robota opisują, ile niezależnych ruchów może wykonać jego mechanizm. W typowym schemacie kinematycznym manipulatora każdy symbol pary kinematycznej (stawu) odpowiada jednemu stopniowi swobody, o ile jest to pojedyncza para obrotowa lub postępowa.

Na przedstawionym schemacie kinematycznym trzeba prześledzić łańcuch od podstawy do chwytaka i policzyć wszystkie pary kinematyczne, nie pomijając tych narysowanych wewnątrz większych elementów konstrukcyjnych. Zgodnie z opisem schematu występują:

  • dwie pary obrotowe (ruch obrotowy wokół osi) – każda daje 1 DoF,
  • trzy pary postępowe (ruch liniowy wzdłuż osi) – każda daje 1 DoF.

Suma niezależnych par kinematycznych wynosi więc 2 + 3 = 5 DoF. Taki robot bywa potocznie określany jako "5-osiowy" (choć w praktyce "oś" może oznaczać również oś sterowaną). W wielu zastosowaniach przemysłowych konfiguracja 5 DoF pozwala zwykle na uzyskanie 3 stopni swobody potrzebnych do pozycjonowania w przestrzeni (x, y, z) oraz 2 stopni swobody orientacji narzędzia/chwytaka.

Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne? Wskazania "2 stopnie.", "3 stopnie." i "4 stopnie." wynikają najczęściej z typowych pomyłek: liczenia tylko części symboli (np. tylko tych "na zewnątrz" dużego prostokąta), nieuwzględnienia jednego z przesuwów lub mylenia elementu konstrukcyjnego z brakiem przegubu. Poprawna metoda to konsekwentne policzenie wszystkich par kinematycznych na drodze od podstawy do efektora końcowego.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Stopnie swobody (DoF) to liczba niezależnych ruchów, które może wykonać mechanizm robota. W manipulatorach zwykle odpowiadają one liczbie niezależnych przegubów (par kinematycznych) w łańcuchu od podstawy do chwytaka, np. obrotów i przesuwów.
Przejdź po łańcuchu od podstawy do efektora i policz wszystkie symbole par kinematycznych. Każda pojedyncza para obrotowa lub postępowa daje zwykle 1 DoF. Najczęstszy błąd to pomijanie przegubu ukrytego w większym elemencie (np. w obrysie prostokąta).
Para obrotowa pozwala na jeden niezależny ruch: obrót wokół określonej osi. Jeśli przegub dopuszcza tylko ten obrót (bez przesuwu i bez dodatkowych obrotów), to wnosi dokładnie 1 stopień swobody do całego mechanizmu.
Para postępowa umożliwia jeden niezależny ruch liniowy wzdłuż osi prowadzenia (wysuw–wsuw). Jeżeli konstrukcja nie dopuszcza równocześnie obrotu ani ruchu w innych kierunkach, to taki przesuwny staw dodaje 1 DoF.
Na schematach kinematycznych stosuje się umowne znaki par kinematycznych. Dla egzaminu najważniejsze jest rozróżnienie: symbol przegubu obrotowego (ruch obrotowy) oraz symbol przegubu postępowego (ruch liniowy). Zawsze liczy się symbole stawów, a nie same odcinki linii.
W typowym ujęciu "5-osiowy" oznacza 5 sterowanych osi ruchu, co często pokrywa się z 5 DoF, ale w praktyce nazewnictwo bywa uproszczone marketingowo lub technologicznie. Na egzaminie należy opierać się na schemacie kinematycznym i liczbie par kinematycznych.
Najczęściej zawodzi nieuwzględnienie wszystkich przegubów: uczący się liczą tylko "główne" człony albo pomijają przegub narysowany wewnątrz obrysu elementu (np. w dużym prostokącie). Pomaga nawyk: liczę każdy symbol stawu po kolei, bez zgadywania.
Schemat kinematyczny pokazuje człony i pary kinematyczne (przeguby) oraz ich kolejność. Schemat pneumatyczny pokazuje elementy zasilania i sterowania powietrzem (zawory, siłowniki, przewody). Jeśli na rysunku dominują symbole przegubów i połączeń mechanicznych, to jest to schemat kinematyczny.
Podczas uruchamiania i diagnostyki: DoF pomagają zrozumieć, jakie ruchy są możliwe i które osie odpowiadają za dany kierunek/obrót. To ułatwia wykrycie, czy problem jest mechaniczny (np. zablokowany przegub), czy sterowania (np. brak komendy osi).
Ćwicz na wielu schematach: liczenie przegubów obrotowych i postępowych, rozpoznawanie symboli oraz konsekwentne przechodzenie od podstawy do chwytaka. Dobrą metodą jest zaznaczanie kolejnych par kinematycznych i kontrola, czy żadna nie została "ukryta" w obrysie elementu.
info

Około 45% zdających odpowiada poprawnie na to pytanie. trudne

Specjaliści zwracają uwagę: "Stopnie swobody robota to liczba niezależnych ruchów wynikających z par kinematycznych w łańcuchu od podstawy do chwytaka."

Źródła:

  • ISO 8373:2012, Robots and robotic devices — Vocabulary (definicje pojęć związanych z robotami, w tym terminologia osi i ruchów)
  • John J. Craig, Introduction to Robotics: Mechanics and Control, 3rd Edition, Pearson, 2005 (rozdziały o stopniach swobody i kinematyce manipulatorów)
  • Bruno Siciliano, Oussama Khatib (eds.), Springer Handbook of Robotics, 2nd Edition, Springer, 2016 (część dotycząca kinematyki i struktury manipulatorów)

Materiały:

  • Podręczniki z podstaw robotyki (kinematyka manipulatorów, symbole przegubów)
  • Notatki/arkusze z oznaczeniami par kinematycznych i przykładami schematów
  • Zadania treningowe: liczenie DoF na schematach kinematycznych różnych robotów

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego