《機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)介紹》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)介紹（21頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、機(jī) 器 人 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 內(nèi)容簡介機(jī) 器 人 系 統(tǒng) 組 成相 關(guān) 術(shù) 語 及 性 能 指 標(biāo)機(jī) 械 手機(jī) 器 人 運(yùn) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu)移 動(dòng) 機(jī) 器 人 機(jī)器人系統(tǒng)組成如 圖 所 示 ， 機(jī) 器 人 由 機(jī) 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(dòng) 系 統(tǒng) 、 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 系統(tǒng) 、 感 受 系 統(tǒng) 、 機(jī) 器 人 一 環(huán)境 交 互 系 統(tǒng) 、 人 機(jī) 交 互 系 統(tǒng) 、控 制 系 統(tǒng) 六 個(gè) 子 系 統(tǒng) 。 機(jī) 器 人 系 統(tǒng) 組 成 驅(qū) 動(dòng) 系 統(tǒng) 要 使 機(jī) 器 人 運(yùn) 行 起 來 ， 需 給 各 個(gè) 關(guān) 節(jié) 即 每
2、 個(gè)運(yùn) 動(dòng) 自 由 度 安 置 傳 動(dòng) 裝 置 ， 這 就 是 驅(qū) 動(dòng) 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(jī) 器 人 的 機(jī) 動(dòng) 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 ， 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(jī) 器 人 一 環(huán) 境 交 互 系 統(tǒng) 是 實(shí)
3、 現(xiàn) 機(jī) 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(jī) 器 人 與 外 部 設(shè) 備 集 成為 一 個(gè) 功 能 單 元 ， 如 加 工 制 造 單 元 、 焊 接 單 元 、 裝 配單 元 等 。 人 一 機(jī) 交 互 系 統(tǒng) 是 人 與 機(jī) 器 人 進(jìn) 行 聯(lián) 系 和 參與 機(jī) 器 人 控 制 的 裝 置 ： 指 令 給 定 裝 置 和 信 息 顯 示 裝置 機(jī) 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(jī) 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(jī) 器 人 的
4、 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) 去 完 成 規(guī) 定 的運(yùn) 動(dòng) 和 功 能 如 果 機(jī) 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(yùn) 動(dòng) 的 形 式 可 分 為 點(diǎn) 位 控 制 和 連 續(xù) 軌 跡 控 制 。機(jī) 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(yùn) 動(dòng) 副 ， 允 許 機(jī) 器 人 手 臂 各 零 件 之 間 發(fā) 生 相對 運(yùn)
5、 動(dòng) 的 機(jī) 構(gòu) 。連 桿 （ Link） ： 機(jī) 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(yùn) 動(dòng) 所 需 要 的 獨(dú) 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(jī) 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
6、關(guān)術(shù)語及性能指標(biāo)定 位 精 度 （ Positioning accuracy） ： 指 機(jī) 器 人 末 端 參 考 點(diǎn) 實(shí)際 到 達(dá) 的 位 置 與 所 需 要 到 達(dá) 的 理 想 位 置 之 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(jī) 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(jī) 器 人 手 腕 參 考 點(diǎn) 或 末 端 操 作器 安 裝 點(diǎn) （ 不
7、 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(jī)械手機(jī) 械 手 的 操 作 動(dòng) 作機(jī) 械 手 的 動(dòng) 作 形 態(tài) 是 由 三 種 不 同 的 單 動(dòng) 作 旋 轉(zhuǎn) 、 回 轉(zhuǎn) 、伸 縮 組 合 而 成 的 。旋 轉(zhuǎn) 和 回 轉(zhuǎn) 是 指 運(yùn) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 產(chǎn) 生 相 對 運(yùn) 動(dòng) 。 旋 轉(zhuǎn) 是 轉(zhuǎn) 動(dòng) 部 件 的軸 線 和 轉(zhuǎn) 動(dòng) 軸 同 軸 ； 回 轉(zhuǎn) 是 轉(zhuǎn) 動(dòng) 部 件 的 軸 線 與 轉(zhuǎn) 動(dòng) 軸 不 同 軸 。伸 縮 是 指 運(yùn) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 產(chǎn) 生 直 線 運(yùn) 動(dòng)
8、 。 根 據(jù) 單 元 動(dòng) 作 組 合 方 式 的 不 同 ，機(jī) 械 手 的 動(dòng) 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(jī) 械 手 可 以 在 三 個(gè) 互 相垂 直 的 方 向 上 作 直 線 伸 縮 運(yùn) 動(dòng) ， 這 類機(jī) 械 手 各 個(gè) 方 向 的 運(yùn) 動(dòng) 是 獨(dú) 立 的 ， 計(jì)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(jī)械手 圓 柱 坐 標(biāo) 型 機(jī) 械 手 有 一 個(gè) 圍 繞基 座 軸 的 旋 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動(dòng) 和 兩
9、個(gè) 在 相互 垂 直 方 向 上 的 直 線 伸 縮 運(yùn) 動(dòng) 。它 適 用 于 采 用 油 壓 (或 氣 壓 )驅(qū)動(dòng) 機(jī) 構(gòu) ， 在 操 作 對 象 位 于 機(jī) 器人 四 周 的 情 況 下 ， 操 作 最 為 方便 。極 坐 標(biāo) 型 機(jī) 械 手 的 動(dòng) 作 形 態(tài) 包括 圍 繞 基 座 軸 的 旋 轉(zhuǎn) ， 一 個(gè) 回轉(zhuǎn) 和 一 個(gè) 直 線 伸 縮 運(yùn) 動(dòng) ， 其 特點(diǎn) 類 似 于 圓 柱 型 機(jī) 械 手 。機(jī)械手 多 關(guān) 節(jié) 型 機(jī) 械 手 最 接 近 于 人 臂 的 構(gòu) 造 。 它 主 要 由 多 個(gè) 回 轉(zhuǎn) 或旋 轉(zhuǎn) 關(guān) 節(jié) 所 組 成 ， 一 般 都 采 用 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 。
10、 運(yùn) 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(dòng) 作 范 圍 大 ， 空 間 移 動(dòng) 速 度 快 而 靈 活 等 特 點(diǎn) ， 多 關(guān) 節(jié) 型機(jī) 械 手 在 各 種 智 能 機(jī) 器 人 中 被 廣 為 采 用 。機(jī) 械 手 PUMA一 262機(jī) 器 人 機(jī) 構(gòu)機(jī) 器 人 運(yùn) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 上 圖 是 PUMA系 列 一 種 較 小 的 機(jī) 器 人 PUMA一 262機(jī) 器 人 機(jī) 構(gòu)(操 作 機(jī) )的 外 形 直 觀 圖 。 它 有 一 個(gè) 立 柱 ， 可 以 垂 直 回 轉(zhuǎn) ， 稱作 腰 關(guān) 節(jié) ， 也 稱
11、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(gè) 軸 和 桿 ， 構(gòu) 成 了 該 機(jī) 器 人的 位 置 機(jī) 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(yùn) 動(dòng) 參 數(shù) (關(guān) 節(jié) 軸 的 轉(zhuǎn) 角 )決 定 手 腕 (參 考 點(diǎn) )的 空 間 活 動(dòng) 范 圍 (工 作 空 間 )。 手 腕 具 有 3個(gè) 互 相 垂 直 的 回 轉(zhuǎn)軸 (4、 5、 6軸 )， 它 們 是 姿 態(tài) 機(jī) 構(gòu) (又 稱 副 關(guān) 節(jié) 軸 組 )， 即 它們 的 轉(zhuǎn) 角 確 定 著 工 具
12、 (圖 中 未 畫 )的 空 間 姿 態(tài) 。PUMA262型 機(jī) 器 人 具 有 六 個(gè) 自 由 度 ， 可 以 進(jìn) 行 復(fù) 雜 空 間 曲 面的 弧 焊 作 業(yè) 。機(jī) 器 人 運(yùn) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 6個(gè) 關(guān) 節(jié) 軸 由 6個(gè) 獨(dú) 立 的 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) ， 由 圖可 以 看 出 ， 電 機(jī) 1通 過 兩 對 齒 輪 傳 動(dòng) 帶動(dòng) 立 柱 回 轉(zhuǎn) ； 電 機(jī) 2通 過 聯(lián) 軸 器 、 一 對圓 錐 齒 輪 和 一 對 圓 柱 齒 輪 帶 動(dòng) 齒 輪 Z，齒 輪 Z繞 與 立 柱 固 聯(lián) 的 齒 輪 Z轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 于 是形 成 了 大 臂 相 對 于 立 柱 的 回 轉(zhuǎn) 運(yùn) 動(dòng) ； 電機(jī) 3通 過 兩
13、 個(gè) 聯(lián) 軸 器 和 一 對 圓 錐 齒 輪 、兩 對 圓 柱 齒 輪 驅(qū) 動(dòng) 小 臂 相 對 于 大 臂 回 轉(zhuǎn) ；電 機(jī) 4先 通 過 一 對 圓 柱 齒 輪 、 兩 個(gè) 聯(lián) 軸器 和 另 一 對 圓 柱 齒 輪 驅(qū) 動(dòng) 手 腕 相 對 于 小臂 回 轉(zhuǎn) ； 電 機(jī) 5通 過 聯(lián) 軸 器 、 一 對 圓 柱齒 輪 、 一 對 圓 錐 齒 輪 驅(qū) 動(dòng) 手 腕 相 對 于 小臂 擺 動(dòng) ； 電 機(jī) 6通 過 聯(lián) 軸 器 、 兩 對 圓 錐齒 輪 和 一 對 圓 柱 齒 輪 驅(qū) 動(dòng) 機(jī) 器 人 的 機(jī) 械接 口 相 對 于 手 腕 的 球 殼 回 轉(zhuǎn) 。機(jī) 器 人 運(yùn) 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 車 輪 型移動(dòng)機(jī)器人u兩 輪 型u三 輪 型u四 輪 型 履 帶 式 救援機(jī)器人移動(dòng)機(jī)器人 步 行 式移動(dòng)機(jī)器人 其 它 移 動(dòng) 方 式軍用昆蟲機(jī)器人 爬 纜 索 機(jī)器 人水 下 6000米 無 纜自 治 機(jī) 器 人 蛇 形 機(jī) 器人移動(dòng)機(jī)器人
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