《微型机器人设计》教学课件—机器人的机械结构.pptVIP

第2章 了解机器人技术的核心 任务2.3 机器人的机械结构 一、学习目标 1、了解机器人总体机械结构。 2、了解机器人常用机械机构。 3、根据学习到的知识进行机器人总体设计，并能选择合适的机构。 二、任务描述 通过举例、展示、讲解等方法让学生了解： 1、了解机器人总体机械结构。 2、了解机器人常用机械机构。 3、根据学习到的知识进行机器人总体设计，并能选择合适的机构。 三、相关知识点 2.3.1 机器人的机械构造 机器人种类繁多，结构也是多种多样，但总体而言，绝大部分机器人机械结构大都由移动装置、上肢部分和传动装置三大部分组成。 移动装置相当于人的脚，机器人用它来走路；上肢一般包括机械手臂和手抓，它能模仿人手的动作，完成各种各样的工作；传动装置将驱动电动机的动力和运动传递到机器人的机械手部分，使机器人来完成各种工作。 三、相关知识点 2.3.2 机器人常用移动装置 1、固定机构 如果机器人通过手臂转动就可以到达工作范围内，就不需安装要行走机构，机器人直接固定到机架上即可，大部分工业机器人都采用这种固定机构。 三、相关知识点 三、相关知识点 2、轮式机构 让机器人动起来最简单最直接的方法就是给他装上轮子，既轮式机构。这种车轮式脚能高速稳定地运动，结构简单，操作方便，适用于平坦地面行走。如图2.3.2所示的轮式机构。 三、相关知识点 三、相关知识点 3、履带式机构 在野外凹凸不平或松软地面工作时，轮式机构运动起来就会非常吃力。可以在轮子外面装上履带，增大其与路面的接触面积，既履带式机构。军用机器人和一些使用场所不固定的机器人常采用这种方式，如图2.3.3所示的履带式机构。 三、相关知识点 三、相关知识点 三、相关知识点 4、多足机构 若要求机器人的行走机构像人的双脚一样，可走、跑、跳，适用于多种路面行走，运动形式更灵活。也可采用足形机构。可以采用像人的双脚一样的两足机构。但是，两足步行机器人，行走时很难保持身体平衡，在制作和控制方面还具有相当大的难度。故可采用多足的运动形式， 三、相关知识点 三、相关知识点 2.3.3 机器人的常用上肢机构 有了带动机器人行走的各种行走装置，机器人还需要有像人的胳膊一样的上肢来完成各项工作任务。 1、机器人手臂常用机构 处在自由状态下的任何物体都具有6个自由度，即沿着3个直角坐标轴的移动和绕着3个坐标轴的转动。根据这一原则，机器人的手臂只须有相对应的6个自由度就可以了，当然为了使其更接近人的手臂的灵活性，也有很多6自由度以上的机器人。 三、相关知识点 根据机器人手臂在空间运动范围的不同形态，可把机器人手臂机构分为以下几种类型： （1）直角坐标型手臂机构 这种机构由3个移动自由度组合而成，即机器人手臂的运动是沿着直角坐标的X、Y、Z 3个轴方向的直线运动组成。 三、相关知识点 （2）圆柱坐标型手臂机构 这种机构由两个移动自由度和一个转动自由度组成。由于结构上的限制，它在空间的运动范围一般是一个不完全的中空圆柱形环体。 （3）极坐标型手臂机构 手臂由一个移动自由度和两个转动自由度组成。它在空间的运动范围一般是一个不完全的中空的扇形圆环体。 三、相关知识点 4）关节型手臂机构 关节型手臂机构由多个旋转自由度组成。机器人的手臂运动类似人的手臂，可分为大臂、小臂。大臂与机座的连接称为肩关节，大、小臂之间的连接称为肘关节。手臂运动由大臂绕肩关节的旋转和俯仰运动，以及小臂绕时关节的摆动合成。它在空间的运动范围一般是一个中空的几个不完全球体相贯所组成。 三、相关知识点 （5）机器人手腕机构 机器人手腕一般为一至三个自由度，大都是旋转自由度，这是因为它的运动主要是为了决定手的姿态。其配置情况可视实际需要来决定。一个旋转自由度时，一般绕末端臂杆轴线旋转；两个旋转自由度时，则分别绕两个相互垂直的轴转动；三个旋转自由度时，除了各自绕三个相互垂直的轴转动外，也有以其它方式组合的。 三、相关知识点 2、机器人手抓常用机构 机器人手爪一般称为末端操作器。用电机控制的机器人的手很难象人的手那样灵活的操纵物体，并且需要抓取的材料或工具形状、大小、重量和材质都不同。 根据手爪夹持方式不同，常用外夹式手爪、构形手指及气体或电磁吸盘机构，也可根据自己的需要选择其它形式的手爪机构。 三、相关知识点 （1）外夹式手爪机构 这种机构是最常用的手爪机构，对于夹持圆棒性、方形及球性物体都适用。手爪可采用平行手爪机构，将零件夹持在平面或V形表面之间，可以有一个或两个移动的爪片，如图2.3.16所示；也可采用伸缩手爪机构，使用薄膜、气囊等柔性夹持件，手