第四章-机器人分类.pptVIP

山东大学创新教育通识核心课程 人工智能与机器人 cyj@sdu.edu.cn 88399323 山东大学 目前，世界上已经有了上万种机器人。这些形状各异、功能不同、种类众多的机器人，根据分类方法的不同，可以分成不同的类别，而且有着不同的认识。 关于机器人如何分类，国际上没有制定统一的标准，有的按负载重量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按结构分，有的按应用领域分。 经过几十年的发展，机器人的技术水平不断提高，应用范围越来越广，从早期的焊接、装配等工业应用，逐步向军事、空间、水下、农业、建筑、服务和娱乐等领域不断扩展，结构形式也多种多样。因此，机器人的分类也出现了多种方法、多种标准。 按其构成机构的不同分类 机器人的机械配置形式多种多样，典型机器人的机构运动特征是用其坐标特性来描述的。按机构运动特征，机器人通常可分为直角坐标机器人、柱面坐标机器人、球面坐标机器人和关节型机器人等类型。 直角坐标机器人具有空间上相互垂直的两根或三根直线移动轴，通过直角坐标方向的3个独立自由度确定其手部的空间位置，其动作空间为一长方体。 直角坐标机器人结构简单，定位精度高，空间轨迹易于求解；但其动作范围相对较小，设备的空间因数较低，实现相同的动作空间要求时，机体本身的体积较大。 主要用于印刷电路基板的元件插入、紧固螺丝等作业。 直角坐标机器人概念：工业应用中，能够实现自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、运动自由度间成空间直角关系、多用途的操作机。他能够搬运物体、操作工具，以完成各种作业。关于机器人的定义随着科技的不断发展，在不断的完善，直角坐标机器人作为机器人的一种，其含义也在不断的完善中。 一、直角坐标机器人的特点： 1. 多自由度运动，每个运动自由度之间的空间夹角为直角。 2. 自动控制的，可重复编程，所有的运动均按程序运行。 3. 一般由控制系统、驱动系统、机械系统、操作工具等组成。 4. 灵活，多功能，因操作工具的不同功能也不同。 5. 高可靠性、高速度、高精度。 6. 可用于恶劣的环境，可长期工作，便于操作维修。 二、直角坐标机器人的应用： 因末端操作工具的不同，直角坐标机器人可以非常方便的用作各种自动化设备，完成如焊接、搬运、上下料、包装、码垛、拆垛、检测、探伤、分类、装配、贴标、喷码、打码、（软仿型）喷涂、目标跟随、排爆等一系列工作。特别适用于多品种，便批量的柔性化作业，对于稳定，提高产品质量，提高劳动生产率，改善劳动条件和产品的快速更新换代期着十分重要的作用。 三、直角坐标机器人的分类： 1.按用途分：焊接机器人、码垛机器人、涂胶（点胶）机器人、检测（监测）机器人、分拣（分类）机器人、装配机器人、 排爆机器人、医疗机器人、特种机器人等。 2.按结构形式分：壁挂（悬臂）机器人、龙门机器人、倒挂机器人等 3.按自由度分：两坐标机器人、三坐标机器人、四坐标机器人、五坐标机器人、六坐标机器人。 还有其他一些分法，这里就不一一介绍了。 圆柱坐标型操作机如图所示，它有两个移动关节和一个转动关节(PPR)，末端操作器的安装轴线之位姿由(z，r，θ)坐标予以表示。 该种型式的工业机器人，空间尺 寸较小，工作范围较大，末端操作器 可获得较高的运动速度。它的缺点是 末端操作器离z轴愈远，其切向线位 移的分辨精度就愈低。 圆柱坐标机器人 手臂至少有一个回转关节和一个棱柱关节，其轴线按圆柱坐标配置，运动学模型简单直观，易于进入开口部分。 圆柱坐标机器人。柱面坐标机器人的空间位置机构主要由旋转基座、垂直移动和水平移动轴构成，具有一个回转和两个平移自由度，其动作空间呈圆柱形。 这种机器人结构简单、刚性好，但缺点是在机器人的动作范围内，必须有沿轴线前后方向的移动空间，空间利用率较低。 主要用于重物的装卸、搬运等作业。著名的Versatran机器人就是一种典型的柱面坐标机器人。 4.1.3 球面坐标机器人 如图所示，其空间位置分别由旋转、摆动和平移3个自由度确定，动作空间形成球面的一部分。其机械手能够作前后伸缩移动、在垂直平面上摆动以及绕底座在水平面上转动。著名的Unimate就是这种类型的机器人。其特点是结构紧凑，所占空间体积小于直角坐标和柱面坐标机器人，但仍大于多