机器人应用-基础知识2

1、机器人应用机器人应用-基础知识基础知识2Compiled by: Dong Chunli课前提问1.机器人按控制分类有哪些？2.机器人按几何结构分类有哪些？3.机器人按用途分类有哪些？4.机器人按机器智能分类有哪些？5.机器人按移动性分类有哪些？6.什么是伺服控制机器人？7.什么是非伺服控制机器人？8.伺服控制机器人有哪几类？9.什么是直角坐标型结构？10. 什么是圆柱坐标型结构？1.什么是极坐标型结构？2.什么是多关节型结构？3.什么是点位伺服控制？4.什么是连续轨迹伺服控制？5.点位伺服机器人主要用在何处？6.连续轨迹伺服主要用在何处？7.直角坐标型结构的特点？8.圆柱坐标型结构的特点？9

2、.极坐标型结构的特点？10. 多关节型结构的特点？Compiled by: Dong Chunli第第二二章章 机器人的基础知识机器人的基础知识第一节 机器人的分类 第三节 机器人的技术参数第二节 机器人的基本术语与图形符号第四节 机器人的运动学基础第五节 机器人的动力学基础第二节第二节 机器人的基本术语机器人的基本术语o 2.2.1 机器人的基本术语机器人的基本术语o 2.2.2 机器人的图形符号体系机器人的图形符号体系o 2.2.3 机器人的图形符号表示机器人的图形符号表示Compiled by: Dong Chunli2.2.1 机器人的基本术语机器人的基本术语1关节关节o 关节（Joi

3、nt）：即运动副，是允许机器人手臂各零件之间发生相对运动的机构。是两构件直接接触并能产生相对运动的活动联接。o 高副机构（higher pair）或简称作高副，指的是运动机构的两构件通过点或线的接触而构成的运动副。2.2.1 机器人的基本术语机器人的基本术语1关节关节（1）回转关节o 回转关节，又叫回转副、旋转关节，是连接两杆件的组件能使其中一件相对于另一件绕固定轴线转动的关节，两个构件之间只做相对转动的运动副。o 如手臂与机座、手臂与手腕，并实现相对回转或摆动的关节机构，由驱动器、回转轴和轴承组成。多数电机能直接产生旋转运动，但常需各种齿轮、链、皮带传动或其他减速装置，以获取较大的转矩。2.

4、2.1 机器人的基本术语机器人的基本术语1关节关节（2）移动关节o 移动关节，又叫移动副、滑动关节、棱柱关节，是两杆件间的组件能使其中一件相对于另一件作直线运动的关节。两个构件之间只做相对移动的运动副。o 可采用直线驱动方式传递运动，包括直角坐标结构的驱动，圆柱坐标结构的径向驱动和垂直升降驱动，以及极坐标结构的径向伸缩驱动。直线运动可以直接由气缸或液压缸和活塞产生，也可以采用齿轮齿条、丝杆、螺母等传动元件把旋转运动转换成直线运动。2.2.1 机器人的基本术语机器人的基本术语1关节关节（3）圆柱关节o 圆柱关节，又叫回转移动副、分布关节，是两杆件间的组件能使其中一件相对于另一件移动和或绕一移动轴

5、线转动的关节。其两个构件之间除了做相对转动之外，还同时可以做相对移动的运动副。（4）球关节o 球关节，又叫球面副，两杆件间的组件能使其中一件相对于另一件在三个自由度上绕一固定点转动的关节。即，组成运动副的两构件能绕一球心作三个独立的相对转动的运动副。 。2.2.1 机器人的基本术语机器人的基本术语2连杆连杆o 连杆（Link）：n机器人手臂上被相邻两关节分开的部分，是保持各关节间固定关系的刚体，是机械连杆机构中两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件。n例如在往复活塞式动力机械和压缩机中，用连杆来连接活塞与曲柄。连杆多为钢件，其主体部分的截面多为圆形或工字形，两端有孔，孔内装有青铜衬套

6、或滚针轴承，供装入轴销而构成铰接。 o 连杆是机器人中的重要部件，它连接着关节，n其作用是将一种运动形式转变为另一种运动形式，并把作用在主动构件上的力传给从动构件以输出功率。2.2.1 机器人的基本术语机器人的基本术语3刚度刚度o刚度（Stiffness）是机器人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。 o机械零件和构件抵抗变形的能力。在弹性范围内，n刚度是零件载荷与位移成正比的比例系数，即引起单位位移所需的力。n它的倒数称为柔度，即单位力引起的位移。刚度可分为静刚度和动刚度。o在任何力的作用下，体积和形状都不发生改变的物体叫做刚体（Rig

7、id body）。在物理学内，理想的刚体是一个固体的，尺寸值有限的，形变情况可以被忽略的物体。不论有否受力，在刚体内任意两点的距离都不会改变。在运动中，刚体上任意一条直线在各个时刻的位置都保持平行。2.2.2 机器人的图形符号体系机器人的图形符号体系1运动副的图形符号运动副的图形符号o机器人的结构是指运动副。o机器人的结构与传统的机械相比，所用的零件和材料以及装配方法等与现有的各种机械完全相同。2.2.2 机器人的图形符号体系机器人的图形符号体系2基本运动的图形符号基本运动的图形符号o机器人的基本运动是指运动方向。o机器人的基本运动与现有的各种机械表示也完全相同。2.2.2 机器人的图形符号体

8、系机器人的图形符号体系3运动功能的图形符号运动功能的图形符号o机器人的运动机能是指其动作关系。o机器人的运动机能常用的图形符号。2.2.2 机器人的图形符号体系机器人的图形符号体系4运动机构的图形符号运动机构的图形符号o机器人的运动机构是指关节。o机器人的运动机构常用的图形符号。2.2.3 机器人的图形符号机器人的图形符号表示表示o机器人的描述方法可分为几个部分：o机器人结构简图、机器人运动原理图、机器人传动原理图、机器人速度描述方程、机器人位姿运动学方程、机器人静力学描述方程等。o作为图形符号的表示，仅仅是前二种的内容2.2.3 机器人的图形符号机器人的图形符号表示表示1四种坐标机器人的机构

9、简图四种坐标机器人的机构简图o机器人的机构简图是描述机器人组成机构的直观图形表达形式，是将机器人的各个运动部件用简便的符号和图形表达出来，o此图可用上述的图形符号体系中的文字与代号表示。a）直角坐标型 b） 圆柱坐标型 c） 极坐标型 d） 多关节型2.2.3 机器人的图形符号机器人的图形符号表示表示2机器人运动原理图机器人运动原理图o机器人运动原理图是描述机器人运动的直观图形表达形式，是将机器人的运动功能原理用简便的符号和图形表达出来，此图可用上述的图形符号体系中的文字与代号表示。o机器人运动原理图是建立机器人坐标系、运动和动力方程式、设计机器人传动原理图的基础。也是我们为了应用好机器人在学

10、习使用机器人时的最有效的工具。2.2.3 机器人的图形符号机器人的图形符号表示表示3机器人传动原理图机器人传动原理图o将机器人动力源与关节之间的运动及传动关系用简洁的符号表示出来，就是机器人传动原理图。o机器人的传动原理图是机器人传动系统设计的依据，也是理解传动关系的有效工具。2.2.3 机器人的图形符号机器人的图形符号表示表示4典型机器人的结构简图典型机器人的结构简图oABB、FUNAC、KUKA 和MOTOMAN公司有代表性的典型产品的机械结构分析如下。2.2.3 机器人的图形符号机器人的图形符号表示表示（1）KUKA 公司生产的KR 5 scarao4 自由度：KUKA 公司的KR 5

11、scara，结构简单三个转动关节、一个螺纹移动关节。2.2.3 机器人的图形符号机器人的图形符号表示表示（1）KUKA 公司生产的KR 5 scarao4 自由度：KUKA 公司的KR 5 scara，结构简单三个转动关节、一个螺纹移动关节。2.2.3 机器人的图形符号机器人的图形符号表示表示（2）ABB 公司生产的IRB 2400o6 自由度：主流产品，ABB、FUNAC、KUKA 的大多数产品均为6 自由度机器人，MOTOMAN也有6自由度产品，它们的关节分布比较类似，多采用安川的交流驱动电机。Compiled by: Dong Chunli2.2.3 机器人的图形符号机器人的图形符号表示

12、表示（3）FUNAC公司生产的R-2000iBoFUNAC公司生产的R-2000iB也为6 自由度机器人。Compiled by: Dong Chunli2.2.3 机器人的图形符号机器人的图形符号表示表示（4）MOTOMAN 公司生产的IA20o7 自由度：MOTOMAN 提供IA20 的产品是7关节产品。Compiled by: Dong Chunli 2.2.3 机器人的图形符号机器人的图形符号表示表示（5）MOTOMAN 公司生产的DIA10o15 自由度：MOTOMAN 提供DIA10 的产品结构较为复杂，有15个关节。Compiled by: Dong ChunliCompiled by: Dong ChunliCompiled by: Dong Chunli5 机器人机器人直角坐标式直角坐标式Compiled by: Dong Chunli圆