机器人的结构形式及各类结构的特点课件.doc

机器人的结构形式及各类结构的特点课件.doc机器人的结构形式及各类结构的特点摘要:如今机器人已被广泛应用于机械、印刷机械、汽车工业、食品生产工业、药品生产工业、电子工业、机器制造业和化妆品生产等行业,不同领域因其需要的多样性和特殊性,也导致机器人在结构形式上存在多样性和特殊性。关键字:结构形式,结构坐标系20**********刘亚辉遥感信息工程学院一、引言机器人按ISO8373定义为:位置可以固定或移动,能够实现自动控制、可重复编程、多功能多用处、末端操作器的位置要在3个或3个以上自由度内可编程的工业自动化设备。这里自由度就是指可运动或转动的轴。工业机器人按其结构形式及编程坐标系主要分类为关节型机器人、移动机器人、水下机器人和直角坐标机器人等。按主要功能特征及应用分为移动机器人、水下机器人、洁净机器人、直角坐标机器人、焊接机器人、手术机器人和军用机器人等。机器人学涉及到机器人结构,机器人视觉,机器人运动规划,机器人传感器,机器人通讯和人工智能等许多方面,不同用处的机器人涉及到不同的学科,下面仅对这些机器人的结构和应用进行简单介绍。机器人按照结构坐标系特点方式分类可分为:直角坐标机器人,圆柱坐标型机器人,极坐标机器人,多关节机器人等。机器人按照机身结构特点可分为: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等。二、各种结构坐标系1、直角坐标系机器人直角坐标型机器人结构如图所示,它主要是以直线运动轴为主,各个运动轴通常对应直角坐标系中的X轴,Y轴和Z轴,一般X轴和Y轴是水平面内运动轴,Z轴是上下运动轴。在一些应用中Z轴上带有一个旋转轴,或带有一个摆动轴和一个旋转轴。在绝大多数情况下直角坐标机器人的各个直线运动轴间的夹角为直角。直角坐标型机械手可以在三个互相垂直的方向上作直线伸缩运动,这类机械手各个方向的运动是独立的,计算和控制比较方便,但占地面积大,限于特定的应用场合,有较多的局限性。2、圆柱坐标机器人圆柱坐标型机器人的结构如下图所示,R、θ和x为坐标系的三个坐标,其中R、是手臂的径向长度,θ是手臂的角位置,x是垂直方向上手臂的位置。如果机器人手臂的径向坐标R保持不变,机器人手臂的运动将形成一个圆柱表面。圆柱坐标型机械手有一个围绕基座轴的旋转运动和两个在相互垂直方向上的直线伸缩运动。它适用于采用油压(或气压)驱动机构,在操作对象位于机器人四周的情况下,操作最为方便。3、极坐标型机器人极坐标型机器人又称为球坐标型机器人,其结构如右图所示,R,θ和β为坐标系的坐标。其中θ是绕手臂支撑底座垂直的转动角,β是手臂在铅垂面内的摆动角。这种机器人运动所形成的轨迹表面是半球面。极坐标型机械手的动作形态包括围绕基座轴的旋转,一个回转和一个直线伸缩运动,其特点类似于圆柱型机械手。4、多关节机器人如下图所示,它是以其各相邻运动部件之间的相对角位移作为坐标系的。θ、α和Φ为坐标系的坐标,其中θ是绕底座铅垂轴的转角,Φ是过底座的水平线与第一臂之间的夹角,α是第二臂相对于第一臂的转角。这种机器人手臂可以达到球形体积内绝大部分位置,所能达到区域的形状取决于两个臂的长度比例。多关节型机械手最接近于人臂的构造。它主要由多个回转或旋转关节所组成,一般都采用电机驱动机构。运用不同的关节连接方式,可以完成各种复杂的操作。由于具有占地面积小,动作范围大,空间移动速度快而灵活等特点,多关节型机械手在各种智能机