3

4. Roboty i manipulatory o strukturach równoległych

Roboty o strukturach równoległych definiuje się jako roboty złożone z. dwóch tzw.

platform połączonych więcej niż jednym łańcuchem kinematycznym. Charakterystyczne dla
obrabiarek   typu   hexapod   struktury   równoległe   są   oparte   na   zamkniętym   łańcuchu
kinematycznym.   Taki   sposób   budowy   ma   istotne   zalety   w   stosunku   do   konstrukcji
konwencjonalnych. Oś napędowa nie „dźwiga” innych osi napędowych. Dzięki małej masie
własnej członów ruchomych korzystniejsze są warunki do uzyskania dużych przyspieszeń.
Siła wychodząca z miejsca działania efektora nie jest przenoszona przez długi, szeregowy
łańcuch wielu elementów, lecz przez kilka równolegle działających ramion, z czego wynika
duża sztywność struktury układu. W następstwie przeważnie liniowego działania członów
wykonawczych   w   członach   łączących,   narażonych   jedynie   na   obciążenie   ściskające   lub
rozciągające, uzyskuje się dla nich niewielki stosunek masy do sztywności. Powyższe zalety
można ująć w punktach:


możliwość realizacji ruchu w przestrzeni o 6 stopniach swobody,



korzystny stosunek masy do objętości,



duże prędkości i przyspieszenia osiągane przez platformę roboczą,



duża sztywność i wynikająca stąd wysoka dokładność pozycjonowania,



mała masa części ruchomych,



wysoka częstotliwość drgań własnych,



wszystkie napędy są identyczne (elementy powtarzalne), a silniki są umieszczone na

nieruchomej podstawie.

Przystosowanie tych struktur do przemysłu nie jest łatwe. Wiąże się to z ich wadami,

którymi są:


ograniczona przestrzeń robocza, często dużo mniejsza niż gabaryty robota,



bezpośrednie parametry geometryczno-kinematyczne są trudne do wyznaczenia,



wysokie wymagania w stosunku do układu sterowania, ponieważ są prowadzone

transformacje współrzędnych dla wszystkich sześciu osi,



występowanie punktów osobliwych w przestrzeni robota,



możliwość kolizji między podporami a efektorem,



wysokie sprzężenie między ruchomymi łańcuchami kinematycznymi,



duże cieplne długości oddziaływania.

Trudności są również związane z koniecznością efektywnego sterowania takich maszyn

w trzech lub więcej osiach jednocześnie. Dopiero wprowadzenie sterowników cyfrowych
umożliwiło prowadzenie odpowiednich obliczeń w czasie rzeczywistym.

Istnieje bardzo duży zestaw rozwiązań manipulatorów o strukturze równoległej. Podział

ich uwzględnia głównie liczbę szeregowych łańcuchów łączących platformę z podstawą,
zwanych ramionami robota. Najczęściej spotykane rozwiązania mają sześć lub trzy ramiona i
są zwane odpowiednio hexapodami i tripodami.

Według danych literaturowych maszyny na bazie hexapodów mogą mieć następujące

zastosowania:


w obróbce wiórowej: przecinanie materiału i frezowanie (obróbka form, obróbka

łopatek turbin itd.),



w szlifowaniu: szlifowanie narzędzi, dokładna obróbka materiałów ceramicznych,



w montażu: precyzyjny montaż, precyzyjne manipulowanie lekkimi przedmiotami,



w specyficznych zastosowaniach: cięcie i spawanie laserem, cięcie strugą wody, cięcie

plazmowe, wytwarzanie protez, wycinanie w drewnie, cięcie kryształów, wytwarzanie
wyrobów jubilerskich, polerowanie, stępianie ostrych krawędzi,



w obrabiarkach dużej wielkości (np. o konstrukcji bramowej); do wykonywania

dużych narzędzi np. form i matryc,



w nanotechnologii do manipulowania bardzo małymi obiektami.

4.1. Manipulatory równoległe o trzech stopniach swobody

4.1.1. Płaskie manipulatory równoległe

Płaski manipulator równoległy zawiera trzy napędzane kończyny o sterowanej zmiennej

długości między odpowiednimi przegubami przy platformie i podstawie, co umożliwia
osiągnięcie żądanej pozycji i orientacji platformy w granicach przestrzeni roboczej.

Rozróżnia się trzy typy płaskich manipulatorów równoległych o trzech stopniach

swobody:
 manipulator 3(RRR) - płaski ruch platformy (przesunięcie i obrót) uzyskuje się przez

zmianę długości siłowników kończyn manipulatora (rys. 32a),

 manipulator 3(RPR) - płaski ruch (przesunięcie i obrót) platformy jest określony przez

zmiany kątów konfiguracyjnych kończyn manipulatora zależnie od czasu (rys. 32b),



manipulator 3(PRR) piaski ruch platformy (przesunięcie i obrót) uzyskuje się przez

przesunięcie punktu bazowego wzdłuż boków podstawy (rys. 32c).

Rys. 32. Płaskie manipulatory równoległe: a) 3(RRR). b) 3(RPR), c) 3(PRR)

Manipulatory równoległe 3(RRR) charakteryzują się większą przestrzenią roboczą,

manipulatory 3(RPR) oraz 3(PRR) większym udźwigiem.

Płaskie manipulatory równoległe są używane w przemyśle elektronicznym do montażu

drobnych elementów. Dzięki ich zastosowaniu uzyskuje się wysoką dokładność
pozycjonowania i orientowania montowanych elementów. Manipulatory te charakteryzują się
wysokimi wartościami prędkości i przyspieszeń, co umożliwia użycie ich do szybkiego
montażu.

4.1.2. Sferyczne manipulatory równoległe

Pierwsze sferyczne manipulatory równoległe zostały zaprojektowane do celów

wojskowych. Ich zadaniem było orientowanie w przestrzeni anten radarowych i satelitarnych:
mogą być też stosowane do orientowania teleskopów, baterii słonecznych oraz w układach
zawieszeń pojazdów. Obecnie studiuje się możliwości wykorzystania sferycznych
manipulatorów równoległych w biomechanice, m.in. do zastąpienia istniejących sztucznych
stawów.

Sferyczne manipulatory równoległe charakteryzują się trzema rotacyjnymi stopniami

swobody platformy roboczej. Zawierają one trzy łańcuchy kinematyczne (RRR) lub (SPK),
łączące człon roboczy z podstawą, przy czym każdy z tych łańcuchów zastępuje jedno
napędzane połączenie obrotowe lub przesuwne.

Istnieją dwa rozwiązania sferycznych manipulatorów równoległych różniących się

rozmieszczeniem siłowników (rys. 33).

Rys. 33. Równoległe manipulatory sferyczne: a) siłowniki są rozmieszczone na

wierzchołkach podstawy. b) siłowniki są umiejscowione w jednej płaszczyźnie blisko siebie

Sferyczny manipulator 3(RRR) składa się z platformy połączonej z podstawą za

pomocą trzech łańcuchów kinematycznych z parami obrotowymi (RRR), gdzie każdy łańcuch
jest napędzany przez oddzielny siłownik umieszczony na podstawie. Takie rozmieszczenie
siłowników nie obciąża członów ruchomych  i nie ogranicza ich masy.  Charakterystyczną
cechą   sferycznych   manipulatorów   równoległych   3(RRR)   jest   przecinanie   się   w   jednym
punkcie   osi   wszystkich   połączeń   obrotowych.   Podstawa   i   człon   roboczy   tworzą   dwa
ostrosłupy o wspólnym wierzchołku. Osie połączeń obrotowych leżą na krawędziach tych
ostrosłupów.

Sferyczny manipulator o trzech stopniach może być również napędzany siłownikami

liniowymi. W takim przypadku człon roboczy jest podparty względem podstawy za pomocą
przegubu kulistego, określającego środek ruchu kulistego, a ponadto jest połączony z
podstawą za pośrednictwem trzech kończyn w trzech oddzielnych punktach. Każda z kończyn
ma połączenie kuliste z członem roboczym i połączenie z przegubem krzyżowym z podstawą.
Długości kończyn są sterowane za pomocą siłowników.

4.2. Przestrzenne manipulatory równoległe o większej liczbie stopni swobody
4.2.1. Platforma Stewarta i Stewarta-Gougha

Platforma Stewarta, której ogólny schemat kinematyczny przedstawiono na rys. 34, ma

sześć kończyn, połączonych z podstawą i platformą za pomocą przegubów kulistych
(sferycznych) lub krzyżakowych. Przez sterowanie zmianami długości wszystkich sześciu
kończyn można zapewnić platformie odpowiednią liczbę stopni swobody.

Rys. 34. Platforma Stewarta

Dla przestrzennych manipulatorów równoległych typu (6-6) o szczególnych

proporcjach   wymiarów,   np.   o   symetrycznym   rozmieszczeniu   przegubów   przy   płaskiej
podstawie   lub   płaskiej   platformie   (rys.   35).   można   otrzymać   jawne   rozwiązania   zadania
prostego   kinematyki   do   określenia   położenia   członu   roboczego.   Nic   więc   dziwnego,   że
manipulatory o symetrycznej topologii równoległej ze swoimi zdolnościami manipulacyjnymi
są bardzo szeroko stosowane, choć wydaje się, że najlepiej będą wykorzystane w procesach
elastycznego montażu.

Rys. 35. Schemat ogólny platformy Stewarta-Gougha

Na rys. 36 pokazano platformę Stewarta-Gongha zaprojektowaną z myślą o

zastosowaniu w neurochirurgii testowaną też w procesach elastycznego montażu. Na
platformie podstawowej (górnej) rozmieszczono symetrycznie sześć przegubów kulistych, a
na platformie roboczej (dolnej) 3x2 przegubów kulistych, które są połączone za

Konstrukcja manipulatora ma kształt dźwigniowego mechanizmu przestrzennego o

stałych długościach elementów ruchomych i sześciu zmiennych współrzędnych: liniowych l

i l

i kątowych φ

, φ

i φ

, zapewniających realizację przemieszczeń w trzech osiach i

zmianę kątów orientacji wokół tych osi elementu wyjściowego z chwytakiem. Mechanizm ma
konstrukcję   równołeglą   i   składa   się   z   trzech   identycznych   modułów.   Platformę   ruchomą
stanowi   półkrzyżak   przestrzenny,   którego   konstrukcję   wygodnie   jest   rozważać   jako
skojarzoną z ostrosłupem będącym  wyciętym  narożem sześcianu o identycznych  ścianach
tłocznych.   Równoboczny   trójkąt   ściany   podstawy   ostrosłupa   stanowi   płytę   mocowania
chwytaka.   W   wierzchołku   głównym   ostrosłupa   P   umieszczono   specjalny   przegub
wielokrotny,   który   może   być   traktowany   jako   uogólniony   trzykrotny   przegub   kulisty,
zapewniający wspólny punkt stały przegubów trzech łączników zawieszenia platformy na
wózkach   trzech   silników   liniowych   l

, l

i l

ulokowanych na podstawie. Zmiany

współrzędnych l

wywołują przemieszczenia punktu P w przestrzeni. Łączniki związane z

przegubem   wielokrotnym   są   nazywane   łącznikami   przemieszczeń.   Są   one   połączone   z
wózkami   za   pomocą   przegubów   kulistych.   W   wierzchołkach   trójkąta   równobocznego
platformy ruchomej umieszczono przeguby kuliste kolejnych trzech łączników skojarzonych
z łącznikami przemieszczeń, tak ze każdy z nich ma identyczną długość jak łącznik, z którym
jest skojarzony, a na drugim końcu jest zakończony przegubem kulistym związanym z tzw.
mostkiem o długości identycznej jak krawędź boczna ostrosłupa platformy ruchomej. Mostki
są   związane   z   wózkami   silników   l

obrotowo, w ten sposób że punkty stałe przegubów

łączników przemieszczeń nie zmieniają swego położenia w układach wózków (znajdują się na
osiach obrotu), natomiast mostki z punktami stałymi przegubów łączników skojarzonych
mogą być obracane wokół tych osi o kąty φ

, φ

i φ

Napęd tych ruchów może być też realizowany za pomocą silników za montowanych na

wózkach l

lub transmitowany za pomocą mechanizmów tzw. równoległowodowych, z

silników ulokowanych na odstawie w sposób pokazany na rys. 38.

Rys. 38. Manipulator POLMAN z silnikami ulokowanymi w podstawie

Ruchy obrotowe elementów wejściowych mechanizmów równoległowodowych φ

przenoszone na mostki i przez łączniki skojarzone na platformę ruchomą manipulatora
zapewniają zmianę orientacji chwytaka w przestrzeni. Łączniki te są nazywane łącznikami
transmisji ruchów obrotowych. Wersję takiego manipulatora z dołączonymi mechanizmami
równoległowodowymi zrealizowanymi z użyciem podwójnych przekładni paskowych
zębatych o przełożeniu 1:1 pokazano na rys. 38. Zakres ruchu silników liniowych wynosi
0,2÷0,25 długości łączników, ruch obrotowy równoległowodów w zakresie +60° zapewnia
zmianę orientacji chwytaka w obrębie stożka o kącie wierzchołkowym ok. 120°.

W przypadku zastosowania liniowych silników elektrycznych mechanizm może

zapewnić wykorzystanie pełnych możliwości tych napędów, jak: krótkie stałe czasowe, brak
histerezy   mechanicznej,   możliwość   rozwijania   dużych   przyśpieszeń,   bardzo   krótkie   czasy
realizacji   ruchów.   Jednocześnie   kompensuje   się   wady   tych   napędów,   jak   duża   masa   czy
wrażliwość   na   zmianę   bezwładności   dołączonej.   Napędy   ulokowane   na   podstawie   nie
obciążają   elementów   ruchomych   manipulatora,   nie   pogarszając   w   ten   sposób   jego
właściwości   dynamicznych.   Nie   występuje   problem   zginania   czy   skręcania   kabli,   mogą
bowiem być na stałe związane ze stałymi, nieruchomymi fragmentami konstrukcji. Również
kabel napędu chwytaka nie podlega skręcaniu, a jedynie ograniczonemu przeginaniu.

Obecnie jednym z poważniejszych problemów badawczych podejmowanych i

rozwijanych  przez  wiele ośrodków na świecie  są właściwości manipulacyjne  robotów. W
przypadku   manipulatorów   równoległych   mogą   one   dotyczyć   prędkości   i   przyspieszeń
rozwijanych   przez   końcówkę   manipulatora   i   są   związane   z   dokładnością   odtwarzania
trajektorii, sztywnością oraz możliwością oddziaływania siłowego na otoczenie, co jest bardzo
istotne   dla   robotów   technologicznych   wykorzystywanych   np.   w   obróbce   skrawaniem.
Podejmowane   są   również   prace   nad   analizą   manipulatorów   pod   kątem   unikania   przez
manipulator położeń osobliwych oraz analizą i syntezą mechanizmów manipulacyjnych pod
względem  ich   izotropowości.   Dobre   właściwości  izotropowe   są  pożądane,   gdy  końcówka
robota   stosowanego   w   procesach   technologicznych,   jak   montaż   lub   operacje   typu   rapid-
prototyping, powinna poruszać się w przestrzeni z dużą prędkością i osiągać odpowiednio
dużą dokładność.

4.2.3. Manipulator równoległy typu DELTA

Klasycznym przykładem rozwiązania konstrukcyjnego manipulatorów równoległych

jest manipulator typu DELTA o strukturze 3(RRR) - rys. 39. Umożliwia on przemieszczanie
chwytaka do zadanej pozycji w trójwymiarowej przestrzeni, określonej przez trzy osie X, Y,
Z, przy czym platforma wykonuje ruchy równoległe do płaszczyzny odniesienia, ale nie może
obracać się wokół osi prostopadłej do tej płaszczyzny - osi Z.

Człon roboczy łączą z podstawą trzy identyczne kończyny składające się z dwóch

części: z ramienia obracającego się w płaszczyźnie pionowej, napędzanego przez silnik
zamocowany na podstawie i z dwóch przegubów kulistych, łączących ramię z dolnym
równoległobokiem przegubowym, który przekazuje ruch platformie.

Przemieszczenie platformy wynika ze złożenia ruchów trzech łańcuchów (kończyn).

Każdy z nich składa się z ramienia obrotowego o napędzanej osi przy podstawie i
równoległoboku przegubowego, połączonego z ramieniem i platformą. Trzy równoległoboki
zapewniają stateczność układu (trzy ruchy orientacji są wyeliminowane przez połączenie z
jedną wspólną platformą). Przeguby łączące trzy równoległoboki z platformą są usytuowane
na trzech bokach trójkąta równobocznego. Konstrukcja taka wymaga jednoczesnego ruchu
trzech silników w celu uzyskania prostoliniowego przemieszczenia platformy ruchomej, a
dodatkowo - ponieważ przyrosty przemieszczeń są zmiennymi funkcjami położenia platformy

i kierunku ruchu - przy stałej prędkości silników uzyskuje się zmienną prędkość ruchu
platformy.

Rys. 39. Schemat manipulatora DELTA

W manipulatorach o takiej strukturze silniki i przekładnie są zamocowane na

nieruchomej podstawie (poza przestrzenią roboczą), co nie powoduje obciążeń członów
ruchomych i nie determinuje doboru silników ze względu na ich wielkość i masę.
Rozwiązania takiego typu nie będzie dotyczyć więc problem ruchomych kabli, co ułatwia
podłączenie silników i układów sterowania. Na rys. 40 pokazano manipulator typu DELTA.

Rys. 40. Manipulator DELTA

W praktyce manipulatory typu DELTA są stosowane do manipulacji drobnymi

przedmiotami występującymi w elektronice, przemyśle farmaceutycznym i spożywczym,
zwłaszcza w środowiskach, gdzie obecność człowieka jest niepożądana.

5. Roboty i manipulatory o strukturach hybrydowych

Punktem wyjściowym do rozwoju hybrydowych struktur manipulatorów były zadania

wychodzące z przemysłu. Elektryczny napęd bezpośredni tworzy nowe perspektywy,  ale i
nowe problemy w konstrukcji robotów. Brak luzów i małe tarcie w manipulatorach z takim
napędem umożliwia wykorzystanie ich zdeterminowanych modeli dynamicznych w układach
sterowania. Jednostki napędu bezpośredniego są jednak bardzo ciężkie, a oprócz tego między
poszczególnymi   stopniami   swobody   występują   z   reguły   znacznie   większe   sprzężenia
dynamiczne,   niż   w   przypadku   tradycyjnego   napędu   z   reduktorami   o   dużym   przełożeniu.
Podejmowane   są   próby   zmniejszenia   tych   sprzężeń   przez   odpowiedni   rozkład   mas   oraz
zdalny napęd z użyciem tzw. równoległowodów (z ang. Parallel plate driver lub parallel-link
coupling). Typowym przykładem jest robot ADEPT ONE typu SCARA z dwoma silnikami
napędu bezpośredniego, umieszczonymi na podstawie. Pierwszy człon tego manipulatora jest
napędzany   bezpośrednio,   a   drugi   za   pośrednictwem   taśmy   stalowej   spełniającej   zadanie
równoległowodu o zakresie przenoszonych przemieszczeń kątowych ograniczonych do ok.
±30°. Wprowadzenie rozwiązań zapewniających nieograniczone zakresy ruchów obrotowych
w   przegubach   manipulatorów   znacznie   poprawia   ich   właściwości   manipulacyjne.
Zwiększenie prędkości w takich manipulatorach nie wymaga stosowania skomplikowanych
zabezpieczeń   i   uwzględniania   stref   hamowania   w   pobliżu   granic   przestrzeni   roboczej.
Przykładem   robota   o   sześciu   stopniach   swobody   i   nieograniczonym   zakresie   ruchów
obrotowych   we   wszystkich   przegubach   jest   TELBOT,   w   którym   silniki   napędowe   są
umieszczone   na  podstawie,   a  transmisja  napędu   odbywa  się   za  pośrednictwem  wałków  i
przekładni zębatych stożkowych. Manipulator ten nie ma żadnych ograniczeń konfiguracji,
ale ze względu na małą sztywność konstrukcji i skomplikowany układ przenoszenia napędu
zawierający 20 przekładni zębatych stożkowych, nie może być wykorzystywany do realizacji
szybkich i dokładnych ruchów.

5.1. Manipulator o strukturze hybrydowej PAROS-4

Przykładem robota o strukturze hybrydowej jest manipulator PAROS-4 o czterech

stopniach swobody, przeznaczony do cięcia szkła do produkcji samochodów osobowych. W
tym przypadku problem sprowadza się do odpowiedniego orientowania końcowego efektora,
którym jest koło tnące. Tak więc, dla efektora roboczego wymaga się wolnego stopnia
swobody wzdłuż osi Z, tak aby zapewnić większą swobodę ruchu do orientacji narzędzia
wokół tej osi. Strukturę manipulatora pokazano na rys. 41.

Rys. 41. Struktura manipulatora wraz z silnikami i przekładniami

Silnik nr 1 przez zamianę ruchu obrotowego na przesuwny realizuje przesuw wzdłuż osi

Z, silniki nr 2 i 4 powiązane z odpowiednimi przekładniami są odpowiedzialne za ruchy
obrotowe (rotacja bez ograniczeń), silnik nr 3, powodujący obrót całego ramienia, ma zakres
obrotu ograniczony do ok. 60°. Do obrotu wrzeciona może być zastosowany napęd
bezpośredni.

Omawiany manipulator jest wykorzystywany w obróbce szkła, gdzie współpracuje ze

specjalnie zaprojektowanym ruchomym stołem o dwóch stopniach swobody w kierunkach osi
X i Y; stół ten dodatkowo może być przechylany wokół tych osi.

Taka kombinacja hybrydowego manipulatora o czterech stopniach swobody ze stołem

ruchomym (dwa stopnie swobody) umożliwia cięcie w sześciu osiach. Możliwe jest użycie
PAROS-a 4, oprócz ciecia szkła, również do innych zadań w obszarze obróbki 6-osiowcj z
małymi siłami, jak np. obróbka miękkich materiałów czy grawerowanie.

Struktura manipulatora PAROS 4, w przeciwieństwie do konwencjonalnych

kinematycznych maszyn, jak również do całkowicie równoległych struktur, ma następujące
zalety:
 dobre właściwości dynamiczne, dzięki temu, że wszystkie napędy są umieszczone na

nieruchomej górnej półce, przez co nie obciążają członów roboczych maszyny (zaleta
typowa dla struktur równoległych),

 duża ruchliwość efektora,
 nie występuje problem zginania czy skręcania kabli,
 kompatybilna budowa, z powodu uporządkowania wszystkich napędów wzdłuż jednej

głównej osi,

 nieskomplikowane sterowanie, gdyż zadanie proste i odwrotne kinematyki jest

rozwiązywalne analitycznie.

Dodatkową zaletą zastosowania takiego rozwiązania jest możliwość usunięcia

wewnętrznego łańcucha kinematycznego i przez to zredukowanie maszyny do trzech stopni
swobody. W takim przypadku wszystkie kable energetyczne i sygnałowe mogą być
poprowadzone bezpośrednio przez wnętrze manipulatora wzdłuż osi głównej, co jest dużą
zaletą w takich zadaniach, jak cięcie strumieniem wody, prowadzenie laserowe, nanoszenie
kleju lub masy uszczelniającej.

5.2. Manipulator o strukturze hybrydowej Georg V

Innym przykładem robota o strukturze hybrydowej jest manipulator typu Georg V,

przeznaczony do cięcia i spawania laserowego. Manipulator jest przedstawiony rys. 42.

Rys. 42. Robot o strukturze hybrydowej typu Georg V

Charakter hybrydowy maszyny ujawnia się w szeregowym połączeniu struktury tripoda

oraz   dwóch   napędów   umieszczonych   na   platformie   roboczej.   Dodatkowe   napędy
umiejscowione   na   platformie   umożliwiają   orientację   efektora   końcowego   w   przestrzeni.
Pierwszy   napęd   umożliwia   obracanie   efektora   wokół   osi   prostopadłej   do   płaszczyzny
platformy o kąt 360°, drugi natomiast wokół osi prostopadłej do poprzedniej o kąt ±60°.
Zastosowanie   takiej   struktury   łączy   zalety   manipulatorów   o   strukturach   równoległych   i
szeregowych, takich jak:
 duża sztywność konstrukcji
oraz
 dobre właściwości dynamiczne zapewnione dzięki zastosowaniu struktury tripoda,
 możliwość orientacji efektora w przestrzeni dzięki zastosowaniu dodatkowych osi obrotu.

Dlatego możliwe jest użycie manipulatora Georg V do obróbki laserowej np. w

przemyśle samochodowym. Zastosowanie serwonapędów oraz wysokiej jakości sterowania
numerycznego umożliwia osiągnięcie przez efektor końcowy stosunkowo dużych
przyspieszeń i prędkości.

Literatura
Honczarenko J.: Roboty przemysłowe. Budowa i zastosowanie. WNT Warszawa, 2004.

Document Outline