LJY_2机器人的结构组成ppt课件.ppt

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1、第2章机器人的结构组成内容简介相关术语及性能指标手腕的形式机构运动简图操作臂的工作空间形式移动机器人手爪的形式本课程所指的机器人，是工业机器人，或称机器人操作臂、机器人臂、机械手等。从外形来看，它和人的手臂相似，是由一系列刚性连杆通过一系列柔性关节交替连接而成的开式链。连杆就像人的骨架，分别类似于胸(chest)、上臂(upperarm)和下臂(forearm)，工业机器人的关节相当于人的肩关节(shoulder),肘关节(elbaw)和腕关节(WriSt)操作臂的前端装有末端执行器(末端件)Lend-effector)或相应的工具(

2、tool)，也常称为手(hand)或手爪(gripper)手爪是由两个或多个手指(finger)所组成，手指可以“开”与‘’合”，实现抓取动作和细微操作。手臂的动作幅度一般较大.操作臂:是由一系列连杆通过关节顺次相连的开式链。关节决定两相邻连杆副之间的连接关系，允许机器人手臂各零件之间发生相对运动的机构也称运动副。运动副分两类:高副、低副。两连杆之间相对运动时，若是面接触，称为低副机构;若是线接触或点接触，则称为高副机构。2.1相关术语及性能指标常见低副机构有六种。旋转（回转）副、移动副和螺旋副具有1个自由度;圆柱副具有2个自由度;平

3、面副和球面副具有3个自由度。工业机器人最常用的两种关节是旋转关节和移动关节。2.1相关术语及性能指标六种低副机构(a)旋转副;(b)移动副;(c)圆柱副;(d)平面副;(e)螺旋副:(f)球面副连杆（Link）：机器人手臂上被相邻两关节分开的部分。2.1相关术语及性能指标刚度（Stiffness）：机身或臂部在外力作用下抵抗变形的能力。它是用外力和在外力作用方向上的变形量（位移）之比来度量。自由度（Degreeoffreedom）：或者称坐标轴数，是指描述物体运动所需要的独立坐标数。手指的开、合，以及手指关节的自由度一般不包括在内。2

4、.1相关术语及性能指标定位精度（Positioningaccuracy）：指机器人末端参考点实际到达的位置与所需要到达的理想位置之间的差距。重复性（Repeatability）或重复精度：在相同的位置指令下，机器人连续重复若干次其位置的分散情况。它是衡量一列误差值的密集程度，即重复度。oo2.1相关术语及性能指标工作空间（Workingspace）：机器人手腕参考点或末端操作器安装点（不包括末端操作器）所能到达的所有空间区域，一般不包括末端操作器本身所能到达的区域。2.1相关术语及性能指标内容简介相关术语及性能指标手腕的形式机构运动简

5、图操作臂的工作空间形式移动机器人手爪的形式注意：不同的书上，运动简图的符号表示可能不一样。（a）表示手指（末端执行器）；（b）表示垂直、升降运动；（c）表示水平伸缩运动；（d）表示回转运动；（e）表示俯仰运动。2.2机构运动简图直角坐标式圆柱坐标式球坐标式关节坐标式（a）直接驱动型（b）平行连杆型（c）偏置型（d）平面型123456123456内容简介相关术语及性能指标手腕的形式机构运动简图操作臂的工作空间形式移动机器人手爪的形式2.3操作臂的工作空间形式机器人的运动是由手臂和手腕的运动组合而成的。通常手臂部分有3个关节，用以改变手腕

6、参考点的位置，称为定位机构;手腕部分也有3个关节、通常这3个关节轴线相交，用来改变末端件(如手爪)的姿态，称为定向机构。整个操作臂可以看成是定位机构连接定向机构。机器人手臂的前3个关节顺次连接的3个连杆，形成定位机构。3个关节的种类决定了操作臂工作空间的形式。2.3操作臂的工作空间形式操作臂工作空间的形式：1直角坐标式2圆柱坐标式3球(极)坐标式4SCARA5关节式2.3操作臂的工作空间形式1直角坐标式直角坐标式3个移动关节，关节轴线相互垂直。这种形式的主要特点是:a.结构刚度高，多做成框架式机器人;b.3个关节的运动相互独立，没有耦

7、合，不影响手爪的姿态，运动学求解简单，不产生奇异状态;c.占地面积大，动作范围小;d).操作灵活性较差。2.3操作臂的工作空间形式2圆柱坐标式圆柱坐标式机器人是以θ，z，r作为参数构成坐标系，手腕参考点的位置p=f(θ,z,r)，其中，r是手臂的径向长度;θ是手臂绕水平轴的角位移;z是在垂直轴上的高度。如果r不变，手臂的运动将形成一个圆柱表面，空间定位比较直观。圆柱坐标式2.3操作臂的工作空间形式3球(极)坐标式其腕部参考点运动所形成的最大轨迹表面是半径为r的球面的一部分，以θψ和r为坐标，参考点的位置可表示为p=f(θ,ψ,r)，这

8、类机器人占地面积小。工作空间较大，移动关节不易防护。球坐标式2.3操作臂的工作空间形式4SCARASCARA机器人有3个旋转关节，其轴线相互平行，在平面内进行定位和定向。这类机器人结构轻便，响应快，它最适用于平面定位，垂