1、.,機器人機械結(jié)構(gòu),.,內(nèi)容簡介,機器人系統(tǒng)組成 相關(guān)術(shù)語及性能指標(biāo) 機械手 機器人運動機構(gòu) 移動機器人,.,機器人系統(tǒng)組成,如圖所示，機器人由機械部分、傳感部分、控制部分三大部分組成。這三大部分可分成驅(qū)動系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、機器人一環(huán)境交互系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)、控制系統(tǒng)六個子系統(tǒng)。,.,機器人系統(tǒng)組成,.,驅(qū)動系統(tǒng) 要使機器人運行起來，需給各個關(guān)節(jié)即每個運動自由度安置傳動裝置，這就是驅(qū)動系統(tǒng) 感受系統(tǒng)它由內(nèi)部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成,獲取內(nèi)部和外部環(huán)境狀態(tài)中有意義的信息智能傳感器的使用提高了機器人的機動性、適應(yīng)性和智能化的水準(zhǔn)人類的感受系統(tǒng)對感知外部世界信息是極其靈巧的，然而，

2、對于一些特殊的信息，傳感器比人類的感受系統(tǒng)更有效 機器人一環(huán)境交互系統(tǒng)是實現(xiàn)機器人與外部環(huán)境中的設(shè)備相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)機器人與外部設(shè)備集成為一個功能單元，如加工制造單元、焊接單元、裝配單元等。人一機交互系統(tǒng)是人與機器人進(jìn)行聯(lián)系和參與機器人控制的裝置 ：指令給定裝置和信息顯示裝置,機器人系統(tǒng)組成,.,控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機器人的作業(yè)指令程序以及從傳感器反饋回來的信號，支配機器人的執(zhí)行機構(gòu)去完成規(guī)定的運動和功能如果機器人不具備信息反饋特征，則為開環(huán)控制系統(tǒng)；具備信息反饋特征，則為閉環(huán)控制系統(tǒng)根據(jù)控制原理可分為程序控制系統(tǒng)，適應(yīng)性控制系統(tǒng)和人工智能控制系統(tǒng)根據(jù)控制運動的形式可分為點位控制

3、和連續(xù)軌跡控制。,機器人系統(tǒng)組成,.,相關(guān)術(shù)語及性能指標(biāo),關(guān)節(jié)（Joint）：即運動副，允許機器人手臂各零件之間發(fā)生相對運動的機構(gòu)。,連桿（Link）：機器人手臂上被相鄰兩關(guān)節(jié)分開的部分。,.,自由度（Degree of freedom） ：或者稱坐標(biāo)軸數(shù)，是指描述物體運動所需要的獨立坐標(biāo)數(shù)。手指的開、合，以及手指關(guān)節(jié)的自由度一般不包括在內(nèi)。,剛度（Stiffness）：機身或臂部在外力作用下抵抗變形的能力。它是用外力和在外力作用方向上的變形量（位移）之比來度量。,相關(guān)術(shù)語及性能指標(biāo),定位精度（Positioning accuracy）：指機器人末端參考點實際到達(dá)的位置與所需要到達(dá)的理想位置之

4、間的差距。,.,重復(fù)性（Repeatability）或重復(fù)精度： 在相同的位置指令下，機器人連續(xù)重復(fù)若干次其位置的分散情況。它是衡量一列誤差值的密集程度，即重復(fù)度。,工作空間（Working space）：機器人手腕參考點或末端操作器安裝點（不包括末端操作器）所能到達(dá)的所有空間區(qū)域，一般不包括末端操作器本身所能到達(dá)的區(qū)域。,相關(guān)術(shù)語及性能指標(biāo),.,機械手,機械手的操作動作 機械手的動作形態(tài)是由三種不同的單動作旋轉(zhuǎn)、回轉(zhuǎn)、伸縮組合而成的。 旋轉(zhuǎn)和回轉(zhuǎn)是指運動機構(gòu)產(chǎn)生相對運動。旋轉(zhuǎn)是轉(zhuǎn)動部件的軸線和轉(zhuǎn)動軸同軸；回轉(zhuǎn)是轉(zhuǎn)動部件的軸線與轉(zhuǎn)動軸不同軸。 伸縮是指運動機構(gòu)產(chǎn)生直線運動。,.,根據(jù)單元動作組

5、合方式的不同，機械手的動作形態(tài)一般歸納為以下四種坐標(biāo)類型：直角坐標(biāo)型圓柱坐標(biāo)型極坐標(biāo)型多關(guān)節(jié)型。 直角坐標(biāo)型機械手可以在三個互相垂直的方向上作直線伸縮運動，這類機械手各個方向的運動是獨立的，計算和控制比較方便，但占地面積大，限于特定的應(yīng)用場合 。,機械手,.,圓柱坐標(biāo)型機械手有一個圍繞基座軸的旋轉(zhuǎn)運動和兩個在相互垂直方向上的直線伸縮運動。它適用于采用油壓(或氣壓)驅(qū)動機構(gòu)，在操作對象位于機器人四周的情況下，操作最為方便。 極坐標(biāo)型機械手的動作形態(tài)包括圍繞基座軸的旋轉(zhuǎn)，一個回轉(zhuǎn)和一個直線伸縮運動，其特點類似于圓柱型機械手。,機械手,.,多關(guān)節(jié)型機械手最接近于人臂的構(gòu)造。它主要由多個回轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)

6、所組成，一般都采用電機驅(qū)動機構(gòu)。運用不同的關(guān)節(jié)連接方式，可以完成各種復(fù)雜的操作。由于具有占地面積小，動作范圍大，空間移動速度快而靈活等特點，多關(guān)節(jié)型機械手在各種智能機器人中被廣為采用。,機械手,.,PUMA一262機器人機構(gòu),機器人運動機構(gòu),.,上圖是PUMA系列一種較小的機器人PUMA一262機器人機構(gòu)(操作機)的外形直觀圖。它有一個立柱，可以垂直回轉(zhuǎn)，稱作腰關(guān)節(jié)，也稱1軸。有大臂、小臂，它們的回轉(zhuǎn)軸稱作肩關(guān)節(jié)(2軸)和肘關(guān)節(jié)(3軸)。這3個軸和桿，構(gòu)成了該機器人的位置機構(gòu)(又稱主關(guān)節(jié)軸組)，即由他們的幾何參數(shù)(桿長和偏距)和運動參數(shù)(關(guān)節(jié)軸的轉(zhuǎn)角)決定手腕(參考點)的空間活動范圍(工作空間

7、)。手腕具有3個互相垂直的回轉(zhuǎn)軸(4、5、6軸)，它們是姿態(tài)機構(gòu)(又稱副關(guān)節(jié)軸組)，即它們的轉(zhuǎn)角確定著工具(圖中未畫)的空間姿態(tài)。 PUMA262型機器人具有六個自由度，可以進(jìn)行復(fù)雜空間曲面的弧焊作業(yè) 。,機器人運動機構(gòu),.,6個關(guān)節(jié)軸由6個獨立的電機驅(qū)動，由圖可以看出，電機1通過兩對齒輪傳動帶動立柱回轉(zhuǎn)；電機2通過聯(lián)軸器、一對圓錐齒輪和一對圓柱齒輪帶動齒輪Z，齒輪Z繞與立柱固聯(lián)的齒輪Z轉(zhuǎn)動，于是形成了大臂相對于立柱的回轉(zhuǎn)運動；電機3通過兩個聯(lián)軸器和一對圓錐齒輪、兩對圓柱齒輪驅(qū)動小臂相對于大臂回轉(zhuǎn)；電機4先通過一對圓柱齒輪、兩個聯(lián)軸器和另一對圓柱齒輪驅(qū)動手腕相對于小臂回轉(zhuǎn)；電機5通過聯(lián)軸器、一對圓柱齒輪、一對圓錐齒輪驅(qū)動手腕相對于小臂擺動；電機6通過聯(lián)軸器、兩對圓錐齒輪和一對圓柱齒輪驅(qū)動機器人的機械接口相對于手腕的球殼回轉(zhuǎn)。,機器人運動機構(gòu)