第2章机器人机械的结构讲述.ppt

第2章 机器人的机械结构 2.1 机器人的基本结构 2.1.1 机器人的主要特点 （1）通用性 通用性指的是执行不同的功能和完成多样的简单任务的实际能力，机器人的通用性取决于它的几何特性和机械能力。 （2）适应性 机器人的适应性是指它对环境的自适应能力，即所设计的机器人是否能够自我执行未经完全指定的任务，而不管任务执行过程中所发生的没有预计到的环境变化。这一能力要求机器人认识其工作的环境，即具有人工知觉。包括以下几方面能力： 分析任务所处的空间和对执行操作进行规划的能力 运用传感器测试周围环境的能力 具备自动指令模式 * * 2.1 机器人的基本结构 2.2 机器人主要技术参数 2.3 工业机器人机械结构及应用 2.4 机器人的位姿问题 2.1.2 机器人系统的基本组成 包含：机械系统、驱动系统、控制系统和感知系统四个部分 2.2 机器人主要技术参数 2.2.1 机器人的自由度及选择 1、自由度的定义 机器人的自由度是指当确定机器人手部在空间的位置和姿态时所需要的独立运动参数的数目，不包括手部开合自由度。 2、机器人自由度的选择 （1）一般自由度的选择 五自由度机器人 三自由度机器人 （2）冗余自由度 机器人的自由度多于为完成任务所必需的自由度是，多余的自定义称为冗余自由度。如下图所示为手臂型七自由度关节式机器人。 理论上，具有六个自由度的机器人就可以在空间达到任意位子和姿态，但由于奇异位形存在，一些关节运动到相应位置，自由度退化，会失去一个几个自由度；还存在工作空间的障碍，所以具有六个自由度机器人也无法满足工作要求。具有冗余自由度的机器人就可以克服这些障碍。 2.2.2 机器人工作空间 MOTOMAN-EA1900N弧焊专用机器人工作范围一 MOTOMAN-EA1900N弧焊专用机器人工作范围二 工作空间表示机器人的工作范围，它是机器人末端上参考点所达到的所有空间区域。由于末端执行器的形状是多样的，所有工作空间是指不安装末端执行器时的工作区域 2.2.3 机器人的额定速度和承载能力 1、额定速度 机器人在保持运动平稳性和位置精度的前提下所能达到的最大速度称为额定速度。其某一关节运动的速度称为单轴速度，由各轴速度分量合成的速度称为合成速度。 2、承载能力 承载能力是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大重量，通常可以用质量、力矩或惯性矩来表示。承载能力不仅取决于负载的质量，而且与机器人运行的速度和加速度的大小和方向有关。 2.2.4 机器人的分辨率和精度 1、分辨率：编程分辨率和控制分辨率 2、精度：定位精度和重复定位精度 如下图，为重复定位精度的几种典型情况：图a为重复定位精度的测定；图b为合理的定位精度，良好的重复定位精度；图c良好的定位精度，很差的重复定位精度；图d为很差的定位精度，良好的重复定位精度 2.2.5 典型机器人的技术参数 MOTOMAN-EA1900N弧焊专用机器人各项技术参数 MOTOMAN-EA1900N弧焊专用机器人 2.3 工业机器人机械结构及应用 2.3.1 工业机器人概述 1、工业机器人定义 2、工业机器人分类 （1）按坐标形式分： 直角坐标式；圆柱坐标式；球坐标式；关节坐标式（又称回转坐标式），分为垂直关节坐标和平面(水平)关节坐标两种。 （2）按控制方式分： 点位控制和连续轨迹控制 （3）按驱动方式分： 电力驱动、液压驱动和气压驱动 （4）按编程方式分：示教编程和语言编程 （5）按机器人的负荷和工作范围分: 大型机器人——负荷为1~10KN，工作空间为10 m3以上。 中型机器人——负荷为100~1000N，工作空间为1~10 m3。 小型机器人——负荷为1~100N，工作空间为0.1~1 m3。 超小型机器人——负荷小于1N，工作空间小于0.1 m3。 （6）按机器人具有的运动自由度分： 工业机器人的自由度一般为2~7个，简易型机器人为2~4个自由度；复杂型机器人为5~7个自由度。自由度越多，机器人的“柔性”越大，但结构和控制也就越复杂，并非越多越好。 （7）按使用范围分： 可编程序的通用机器人。其工作程序可以改变，通用性强。适用于多品种，中小批量的生产系统中；固定程序专用机器人。根据工作要求设计成固定程序，多采用液动或气动驱动，结构比较简单。 2.3.2 工业机器人机械结构 一般工业机器人都由机身（也称立柱），臂部（包括大臂和小臂），手腕和手部几部分组成，如果是可移动的工业机器人，还额外需要移动机构。如图