《机器人结构》PPT课件

《《机器人结构》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章机器人基本结构邵长星starshao@ustc.edu.cn机器人基本构成不同类型机器人机械、电气、控制结构不同；机器人系统通常三大部分：机械部分、传感部分和控制部分；六个子系统：驱动系统、机械系统、感知系统、人机交互系统、机器人环境交互系统、控制系统等组成；机械系统机械系统又称操作机或执行机构系统，由一系列连杆、关节或其他形式的运动部件组成，通常包括机座、立柱、腰关节、臂关节、腕关节和手爪等，构成多自由度机械系统。工业机器人机械系统由机身、手臂和末端执行器组成，机身可具有行走机构，手臂一般有上臂、下臂和手腕组成，末端执行器直接装在手腕上，可以

2、是两手指或多手指手爪，可以是喷漆枪、焊枪等作业工具。驱动系统感知系统驱动系统主要指驱动机械系统的机械装置，根据驱动源不同可分为电动、液压、气动三种或三者结合一起的综合系统；驱动系统可以直接与机械系统相连，或通过皮带、链条、齿轮等机械传动机构间接相连；感知系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成，获取内部和外部环境状态信息，确定机械部件各部分的运行轨迹、状态、位置和速度等信息，使机械部件各部分按预定程序和工作需要进行动作。智能传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化水平。人类感知系统对外部信息获取比较灵巧，但一些特殊信息传感器感知更有效。控制系

3、统控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构完成规定的运动和功能。若不具备信息反馈特种，则为开环控制系统；具备信息反馈特征则为闭环控制系统。根据控制原理可分为程序控制系统，适应性控制系统，人工智能控制系统；根据控制运动形式分为点位控制和轨迹控制。交互系统机器人-环境交互系统是实现机器人与外部环境中的设备相互联系和协调的系统。机器人可以与外部设备集成为一个功能单元，如加工制造单元、焊接单元、装配单元等；也可以是多台机器人、多台机床、设备、零件存储装置等集成为一个可执行复杂任务的功能单元。人机交互系统是操作人员

4、参与机器人控制并与机器人进行联系的装置，如计算机终端、指令控制台、信息显示板及危险信号报警器等。主要有两类：指令给定装置和信息显示装置。机器人主要技术参数机器人的技术参数反映了机器人可胜任的工作、具有的最高操作性能等情况，是选择、设计、应用机器人所必须考虑的问题。主要技术参数有：自由度、分辨率、精度、重复定位精度、工作范围、承载能力及最大速度等。自由度机器人自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，一般不包括手部（末端操作器）的开合自由度，表示了机器人动作灵活的尺度。一般描述一个物体的位置和姿态需要六个自由度；机器人自由度是根据用途设计的，可多用

5、六个自由度，也可小于六个自由度。三自由度机器人：底座水平转动，上臂弯曲，肘弯曲；自由度多通用性好，但结构复杂，矛盾。工业机器人自由度选择与生产要求有关：批量生产要求速度快、可靠性高，自由度可以少些；更换产品，增加柔性，自由度可多。工业机器人自由度一般4~6个，7个以上为冗余自由度，主要增加避障。分辨率分辨率由系统设计检测参数决定，受位置反馈检测单元性能影响。分为编程分辨率和控制分辨率，统称系统分辨率；编程分辨率指程序中可以设定的最小距离单位，又称基准分辨率。如电动机旋转0.1度，指尖移动直线距离0.01mm。控制分辨率是位置反馈回路能检测到的最小位移

6、量。如1000线增量式码盘，0.36度。精度机器人精度主要依赖于机械误差、控制算法误差和分辨率系统误差。机械误差主要产生于传动误差、关节间隙、连杆机构挠性。传动误差由齿轮间隙、螺距误差等引起；关节间隙由关节处的轴承间隙、谐波齿隙等引起；挠性随机器人位形、负载变化而变化。控制算法误差指算法能否得到精确描述的直接解和运算字长造成的BIT误差（小）；分辨率系统误差可取1/2基准分辨率；机器人精度可以认为1/2基准分辨率和机械误差的综合；若机械综合误差达到1/2分辨率，则精度等于分辨率。重复定位精度重复定位精度是关于精度的统计数据。任何一台机器人在同一环境、

7、同一条件、同一动作、同一指令下，每一次动作位置不可能完全一致，重复定位精度是指各次不同位置距离平均位置的最大偏差，重复定位精度±0.2：不同速度、不同方位反复试验次数越多重复定位精度评价越准确；工作范围指手臂安装点或手腕中心所能达到的空间区域，末端操作器形状尺寸多样，不考虑；机器人工作范围的形状和大小非常重要，作业死区，和自由度数目和组合有关；工作速度承载能力工作速度是指机器人在工作载荷条件下，匀速运动过程中，机械接口中心或工具中心点在单位时间内所移动的距离或转动的角度。一般给出主要运动自由度的最大稳定速度，实际还要考虑最大加速度变化率和最大减速度变

8、化率，效率速度，动作平稳和精度。承载能力指机器人在工作范围内任何位置上所能承受的最大负载，一般用质量、力矩、