机器人技术基础：系统及设计.pdf

1、机器人系统及其设计方法 1.1、机器人系统 机器人系统的组成：六大部分 A．驱动系统：供机器人各部位、各关节动作的原动力。 B．机械结构系统：完成各种动作。 C．感受系统：由内部传感器和外部传感器组成。 D．机器人-环境交互系统：实现机器人与外部设备的联系和 协调并构成功能单元。 （决策系统及相应软件） E．人机交互系统：是人与机器人联系和协调的单元。 F．控制系统：是根据程序和反馈信息控制机器人动作的中心。 分为开环系统和闭环系统。 1、机器人系统及其设计方法 1.2、机器人系统的设计 机器人系统设计的考虑： 1、机器人机构（执行机构、移动机构） 2、机器人驱动器（电驱动器、液压驱动器、气动驱动器） 3、机器人传感器（内传感器、外传感器） 4、机器人能源（电源、其他） 5、机器人视觉 6、机器人控制 机器人系统的设计方法 2、机器人机构及其分类 2.1 机器人的执行机构-机械手 2.2 机器人机构基础 2.3 机器人的移动机构 2.1 机器人的执行机构-机械手 机器人的机构-机械手：是一种具有传动 执行装置的机械设备，通常由基座、刚 性连杆、关节和末端执行装置组成。用 于执行用户指定的特殊任务。 基座用于支撑机械手整体，刚性连杆 由可以构成一定对运动的运动副连接， 构成机械手关节。利用驱动控制装置 改变关节状态可以实现机械手的运动。 关节具有不同类型常用的有转动关节 和平动关节。 2.1 机器人的执行机构-机械手 典型的机械手结构：直角坐标型、柱面坐标型、球面坐标型、 关节型球面坐标机械手。 直角坐标型机械手也称为笛卡尔型机械手， 是所有机械手中最简单的结构构形。这种 机械手完全由三个平动关节组成，且三个 平移方向相互正交，分别对应于直角坐标 系中的X 、Y和Z轴。 柱面坐标型机械手主要由一个旋转关节和 两个平动关节组成。借助于两个平移关节， 腕部关节可以在上下和前后两个方向上进 行平移运动，而腕部关节和两个平移关节 作为一个整体可以绕底座垂直在水平面内 进行旋转操作。该种机械手的工作空间形 成一段圆柱面。 2.1 机器人的执行机构-机械手 典型的机械手结构：直角坐标型、柱面坐标型、球面坐标型、 关节型球面坐标机械手。 机械手能够在前后方向上进行平移运动， 可以在垂直平面内进行俯仰旋转操作， 并且能够绕底座在水平面内进行转动。 这种机械手的工作空间为球面的一部分， 被称为球面坐标型机械手 关节型球面坐标机械手在构形上非常类 似于人类的手臂，各个自由度均借助于 旋转关节实现，其中包括一个肘关节和 一个肩关节。这种机械手的工作空间形 成球面的大部分，因此成为关节型球面 坐标机械手 SCARA 平面关节型机器人 2.2 机器人机构基础 1、机器人机构简图 2、机器人基础术语 3、机器人关节及基础知识 2.2 机器人机构基础 1、机器人结构简图 在设计与研究总体机器人的总体结构时，首先必须 画出机器人机构运动示意图，以便对现有的机器人结构 进行分析，与新设计的机器人机构方案进行比较，以确 定最佳的方案。通常是用简单的结构运动符号来表示。