第四章 机器人分类

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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics 4.1.4 多关节型 ( RRR ) 关节型操作机如图所示， 它有三个转动关节(RRR)，即 机身上部相对于下部的转动 θY0，肩关节的转动θZ1和肘 关节的转动θZ2。 腕关节的转动θZ3属于末 端操作器的自由度。该种结构 的工业机器人，空间尺寸相对 较小，工作范围相对较大，还 可以绕过机座周围的障碍物， 是目前应用较多的一种机型。
artificialintelligenceandrobotics?41按机器人的机构特征来分?42按机器人技术水平发展分?第四章机器人的分类artificialintelligenceandrobotics5?43按照机器人的用途分?44其他机器人分类5artificialintelligenceandrobotics?41按机器人的机构特征来分?42按机器人技术水平发展分?第四章机器人的分类artificialintelligenceandrobotics6?43按照机器人的用途分?44其他机器人分类6artificialintelligenceandrobotics?41按机器人的机构特征来分按其构成机构的不同分类直角坐标机器人cartesiancoordinate圆柱坐标机器人cylindricalcoordinate球面坐标机器人sphericalsurfacecoordinate7极坐标机器人polarcoordinate多关节型机器人articulatedrobot并联关节机器人parallellinkedrobot串并联关节机器人hybridlinkedrobotartificialintelligenceandrobotics?机器人的机械配置形式多种多样典型机器人的机构运动特征是用其坐标特性来描述的
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经过几十年的发展，机器人的技术水平不断 提高，应用范围越来越广，从早期的焊接、装配 等工业应用，逐步向军事、空间、水下、农业、 建筑、服务和娱乐等领域不断扩展，结构形式也 多种多样。因此，机器人的分类也出现了多种方 法、多种标准。

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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics 关节坐标型 (3R) 其运动耦合性强，控制较复杂。但运动灵活性最好，自 身占据空间最小。
关节型机器人模型
关节型搬运机器人
关节型焊接机器人
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics 平面关节型 (SCARA) 仅平面运动有耦合性，控制较通用关节型简单。但运动 灵活性更好，铅垂平面刚性好。
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第 四章 机器人的分类
Artificial Intelligence and Robotics
4.1 按机器人的机构特征来分
4.2 按机器人技术水平发展分
4.3 按照机器人的用途分
4.4 其他机器人分类
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第 四章 机器人的分类
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4.1 按机器人的机构特征来分
4.2 按机器人技术水平发展分
4.3 按照机器人的用途分
4.4 其他机器人分类
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4.1 按机器人的机构特征来分
Verstran 机器人
Verstran 机器人
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圆柱坐标机器人 手臂至少有一个回转关节和一个棱柱 关节，其轴线按圆柱坐标配置，运动学模型简单直观，易于 进入开口部分。
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4.1 按机器人的机构特征来分
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics 球坐标型操作机如 图所示，它有两个转动 关节和一个移动关节 (RRP)，末端操作器的 安装轴线之位姿由(θ， φ， r)坐标予以表示。 该种型式的工业机器人， 空间尺寸较小，工作范 围较大
6. 可用于恶劣的环境，可长期工作，便于操作维修。
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics 二、直角坐标机器人的应用：

因末端操作工具的不同，直角坐标机器人可以非常方便 的用作各种自动化设备，完成如焊接、搬运、上下料、包装、 码垛、拆垛、检测、探伤、分类、装配、贴标、喷码、打码、 （软仿型）喷涂、目标跟随、排爆等一系列工作。特别适用 于多品种，便批量的柔性化作业，对于稳定，提高产品质量， 提高劳动生产率，改善劳动条件和产品的快速更新换代期着 十分重要的作用。
各异、功能不同、种类众多的机器人，根据分类方法 的不同，可以分成不同的类别，而且有着不同的认识。
关于机器人如何分类，国际上没有制定统一的标 准，有的按负载重量分，有的按控制方式分，有的按 自由度分，有的按结构分，有的按应用领域分。
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4.1 按机器人的机构特征来分
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4.1.1 直角坐标机器人
其运动是直线，控制简单。但运动灵活性较差，自 身占据空间最大。
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics 直角坐标型操作机如图 所示，它有三个移动关节 (PPP)，可使末端操作器作 三个方向的独立位移。
SCARA型装配机器人
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics 多关节型机器人。

由多个旋转和摆动机构组合而成。这类机器人结构 紧凑、工作空间大、动作最接近人的动作，对喷漆、装 配、焊接等多种作业都有良好的适应性，应用范围越来 越广。不少著名的机器人都采用了这种型式，其摆动方 向主要有铅垂方向和水平方向两种，因此这类机器人又 可分为垂直多关节机器人和水平多关节机器人。如美国 Unimation公司20世纪70年代末推出的机器人PUMA就 是一种垂直多关节机器人，而日本山梨大学研制的机器 人SCARA则是一种典型的水平多关节机器人。
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按其构成机构的不同分类 直角坐标机器人 圆柱坐标机器人 球面坐标机器人 极坐标机器人 多关节型机器人 并联关节机器人 串并联关节机器人 Cartesian coordinate Cylindrical coordinate spherical surface coordinate Polar coordinate Articulated robot Parallel linked robot Hybrid linked robot
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目前，世界上已经有了上万种机器人。这些形状
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4.1.2 圆柱坐标机器人
Artificial Intelligence and Robotics 圆柱坐标型操作机如图所示，它有两个移动关节和一 个转动关节(PPR)，末端操作器的安装轴线之位姿由(z，r， θ)坐标予以表示。 该种型式的工业机器人，空间尺
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4.1 按机器人的机构特征来分
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机器人的机械配置形式多种多样，典型机器 人的机构运动特征是用其坐标特性来描述的。 按机构运动特征，机器人通常可分为直角坐标 机器人、柱面坐标机器人、球面坐标机器人和 关节型机器人等类型。
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山东大学创新教育通识核心课程
人工智能与机器人
cyj@
86358137、88399323
山东大学
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寸较小，工作范围较大，末端操作器
可获得较高的运动速度。它的缺点是 末端操作器离z轴愈远，其切向线位 移的分辨精度就愈低。
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics 控制也较简单，运动灵活性稍好。但自身占据空间也较大。
圆柱坐标型机器人模型

直角坐标机器人概念：工业应用中，能够实现自动控 制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、运动自由度 间成空间直角关系、多用途的操作机。他能够搬运物体、操 作工具，以完成各种作业。关于机器人的定义随着科技的不 断发展，在不断的完善，直角坐标机器人作为机器人的一种， 其含义也在不断的完善中。
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics 三、直角坐标机器人的分类：
1.按用途分：焊接机器人、码垛机器人、涂胶（点胶）机器 人、检测（监测）机器人、分拣（分类）机器人、装配机器 人、 排爆机器人、医疗机器人、特种机器人等。 2.按结构形式分：壁挂（悬臂）机器人、龙门机器人、倒挂 机器人等
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Artificial Intelligence and Robotics 4.1.3 球面坐标机器人

如图所示，其空间位置分别由旋转、摆动和平移3个自 由度确定，动作空间形成球面的一部分。其机械手能够作前 后伸缩移动、在垂直平面上摆动以及绕底座在水平面上转动。 著名的Unimate就是这种类型的机器人。其特点是结构紧凑， 所占空间体积小于直角坐标和柱面坐标机器人，但仍大于多 关节型机器人。
Artificial Intelligence and Robotics 圆柱坐标机器人。柱面坐标机器人的空间位置机构 主要由旋转基座、垂直移动和水平移动轴构成，具有一 个回转和两个平移自由度，其动作空间呈圆柱形。 这种机器人结构简单、刚性好，但缺点是在机器人 的动作范围内，必须有沿轴线前后方向的移动空间，空 间利用率较低。 主要用于重物的装卸、搬运等作业。著名的 Versatran机器人就是一种典型的柱面坐标机器人。
3.按自由度分：两坐标机器人、三坐标机器人、四坐标机器 人、五坐标机器人、六坐标机器人。 还有其他一些分法， 这里就不一一介绍了。
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直角坐标机器人具有空间上相互垂直的两根或三根直 线移动轴，通过直角坐标方向的3个独立自由度确定其手部 的空间位置，其动作空间为一长方体。

直角坐标机器人结构简单，定位精度高，空间轨迹易 于求解；但其动作范围相对较小，设备的空间因数较低， 实现相同的动作空间要求时，机体本身的体积较大。 主要用于印刷电路基板的元件插入、紧固螺丝等作业。

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4.1 按机器人的机构特征来分
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Artificial Intelligence and Robotics 一、直角坐标机器人的特点： 1. 多自由度运动，每个运动自由度之间的空间夹角为直角。 2. 自动控制的，可重复编程，所有的运动均按程序运行。 3. 一般由控制系统、驱动系统、机械系统、操作工具等组成。 4. 灵活，多功能，因操作工具的不同功能也不同。 5. 高可靠性、高速度、高精度。


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