第二章 机器人的机械结构.ppt

机器人技术 第二章 机器人的机械结构 第二章 机器人的机械结构 2.1 机器人的组成和分类 机器人组成 2.1 机器人的组成和分类 机器人组成 2.1 机器人的组成和分类 机器人组成 2.1 机器人的组成和分类 机器人组成 2.1 机器人的组成和分类 机器人的分类 按机器人的控制方式 非伺服机器人： 包括不采用反馈信号的开环非伺服机器人和仅采用开关反馈的非伺服型机器人 机器人按照事先编好的程序进行工作，使用限位开关、制动器、插销板和定序器控制机器人的工作 适用范围：作业相对固定，操作程序简单，运动要求低 特点：价格低廉，操作、安装和维护简单，可靠性较好 2.1 机器人的组成和分类 机器人的分类 按机器人的控制方式 伺服控制机器人：用传感器测量关节参数，如关节位置、速度，并反馈到驱动器构成闭环伺服系统。在伺服系统控制下，能保证机器人各关节准确跟踪给定位置、速度，能根据要求完成复杂、灵巧的操作。 2.1 机器人的组成和分类 2.1 机器人的组成和分类 机器人的分类 按机器人结构坐标系特点方式 直角坐标型机器人 布置形式：具有三个移动关节(PPP) ，可使手部产生三个互相垂直的独立位移 优点：定位精度高，空间轨迹易求解，计算机控制简单，避障性好 缺点：操作机本身所占空间尺寸大，相对工作范围小，操作灵活性较差，运动速度较低，难与其它机器人协调 2.1 机器人的组成和分类 机器人的分类 圆柱坐标型机器人 布置形式：具有两个移动关节和一个转动关节(PPR) 优点：位置精度较高，控制简单、避障性好，手部可获得较高的速度 缺点：结构比较庞大，难与其它机器人协调工作，两个移动轴的结构较为复杂 2.1 机器人的组成和分类 机器人的分类 极坐标型机器人 布置形式：具有两个转动关节和一个移动关节(RRP) 优点：位置精度高，结构紧凑，所占空间尺寸小，重量较轻，能与其它机器人协调工作 缺点：避障性差 2.1 机器人的组成和分类 机器人的分类 多关节机器人（目前应用最多） 布置形式：有三个转动关节(RRR)，可绕铅垂轴转动和绕两个平行于水平面的轴转动 优点：结构紧凑，所占空间体积小，相对工作空间大，还能绕过机座周围的一些障碍物，该结构对于确定三维空间内的任意位置和姿态是最有效的，对于各种作业有良好的适应性 缺点：坐标计算和控制比较复杂，位置精度较低，成本也比较高 2.2 机器人的主要技术参数 自由度（Degree of freedom, DOF） 刚体A在三维空间可有6个独立的运动：3个沿坐标轴的移动和3个绕坐标轴的转动，我们就说物体A具有6个自由度 2.2 机器人的主要技术参数 自由度（Degree of freedom, DOF） 在机器人学中自由度指具有的独立坐标轴运动的数目，一般以轴的直线移动、摆动或旋转动作的数目来表示，不包括手部的动作。 机器人的每一个自由度，是由其独立驱动关节来实现的。在应用工程中，关节和自由度在表达机器人的运动灵活性方面是意义相通的。 自由度越多越接近人手的动作技能，通用性好，但是结构也就越复杂。根据用途来设计，工业机器人一般为4-6个自由度 2.2 机器人的主要技术参数 自由度 2.2 机器人的主要技术参数 工作空间 机器人手臂或手部安装点所能达到的所有空间区域，不包括手部所能达到的区域 2.2 机器人的主要技术参数 控制方式 机器人用于控制轴的方式，目前主要分为伺服控制和非伺服控制 2.3 机器人的机械结构与运动 机器人机械结构的组成 2.3 机器人的机械结构与运动 机器人机构的运动 臂部的运动 垂直移动：机器人手臂的上下运动 径向移动：手臂的伸缩运动 回转运动：机器人绕铅垂轴的转动 俯仰运动：上下摆动 手腕的运动 手腕旋转：手腕绕小臂轴线的转动 手腕弯曲：手腕的上下摆动 手腕侧摆：机器人手腕的水平摆动 2.3 机器人的机械结构与运动 机身结构 作用：直接联接、支承和传动手臂及行走机构 由臂部运动（升降、平移、回转和俯仰）机构及有关的导向装置、支撑件等组成 常用的机身结构 升降回转型机身结构 俯仰型机身结构 直移型机身结构 类人机器人机身结构 2.3 机器人的机械结构与运动 机身结构 升降回转型机身结构 机身主要由实现臂部的回转和升降运动的机构组成 回转运动可采用的驱动方式： 2.3 机器人的机械结构与运动 机身结构 俯仰型机身结构 机身主要由实现臂部左右回转和上下俯仰的机构组成 俯仰运动大多采用摆式直线缸驱动 臂部俯仰运动用的活塞缸位于手臂的下方，其活塞杆和臂部用铰链连接 2.3 机器人的机械结构与运动 机身结构 直移型机身结构 机身通常设计成横梁式，用于悬挂臂部部件，横梁可设计成固定型或行走型 优点：占地面积小，能有效利用空间，