第2章 机器人的机构与分类
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β 为坐标系的三个坐标。其中θ 是绕手臂支承底座垂直轴的转动角， β 是手臂在铅 垂面内的摆动角。这种机器人运动所形成的轨迹表面是半球面。
机器人的组成和分类
（４） 多关节坐标型机器人 多关节坐标型机器人的结构如图２⁃１ｄ 所示， 它是以其各相邻运动构件之 间的相对角位移作为坐标系的。θ、α 和ϕ 为坐标系的三个坐标， 其中θ是绕底座铅
取等任务。
图２⁃ ７
混联机器人
机器人的组成和分类
混联机器人可以在大范围工作空间中高速、高效率地完成大型物体的抓取和 搬运工作， 因此在物流、装配生产线上应用广泛， 如码垛机器人。在物料分拣上， 由于其精度高的特点， 可以高精度、高响应地实现物料的高速分拣， 大大提高了 效率和准确度。
机器人的组成和分类
机器人技术及其应用
Theory and Application of Robotics
主编 张宪民
第二章
机器人的机构分类 与设计
目录
Contents 机器人的组成和分类 机器人的主要技术参数 机器人设计和选用准则 机器人的机械结构 机器人的驱动机构 小结
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
机器人的组成和分类
图２⁃７ 所示为混联机器人， 其通过一个移动关节把并联机构和串联机构结
合在一起， 通过前面的串联机构来拓展它的工作空间， 此时机器人的末端就是一 个并联机构， 它具有较大刚度和高承载能力。从而有效地规避了并联机构工作空
间小和串联机构刚度小、承载能力低的缺点， 可以完成较大范围内的物体快速抓
低。另外，由于串联机器人需在各关节上设置驱动装置， 各动臂的运动惯量相对
较大， 因而， 也不宜实现高速或超高速操作。
机器人的组成和分类
（２） 并联机器人 并联机器人是一种闭环机构， 包含有运动平台（末端执行器） 和固定平台
（机架）， 运动平台通过至少两个独立的运动链与固定平台相连接， 机构具有两
个或两个以上的自由度， 且以并联方式驱动。 并联机器人机构按照自由度划分， 有二自由度、三自由度、四自由度、五自 由度和六自由度并联机构。其中２～５ 个自由度机构被称为少自由度并联机构。 １） 二自由度并联机构。二自由度并联机构中， ５⁃R、３⁃R⁃２⁃P （R 表示 转动副， P 表示移动副） 是最典型的两种结构形式。图2-2为一个2自由度并联机 构。
表示虎克铰）； 三维纯移动机构， 如StarLike并联机构、Tsai 并联机构和DELTA
机构。图２⁃３a为典型的３⁃RPS 型三自由度并联机器人， 图２⁃３b 为三自由度 DELTA 机器人。
图２⁃ 3
三自由度并联机器人
机器人的组成和分类
３） 四自由度并联机构。四自由度并联机构有４⁃RPUR （图２⁃４a 所示３ 转动１ 移动）和４⁃RRRU （图２⁃４b 所示３ 移动１ 转动） 等结构形式。４⁃R P U R机构有四个分支， 每个分支运动链自下平台起依次为一个转动副、一个移动副、 一个万向铰链和一个转动副。４⁃R R R U机构包括一个带四个虎克铰链的运动平 台、一个带四个运动副铰链的固定平台、转动副与固定平台相连接的四根连杆 （下）、转动副与上下连杆相连接的四根连杆（中）、转动副与虎克铰相连接的 四根连杆（上）。
机器人的组成和分类
图２⁃ ２
３Ｒ⁃２Ｐ 型二自由度并联机器人
机器人的组成和分类
２） 三自由度并联机构。三自由度并联机构种类较多， 一般有以下形式： 平 面三自由度并联机构， 如３⁃RPR机构、３⁃PRR机构； 球面三自由度并联机构， 如３⁃RPS机构（Ｓ 表示球副）、３⁃RRR 球面机构、３⁃UPS⁃１⁃S 球面机构（U
垂轴的转角， ϕ 是过底座的水平线与第一臂之间的夹角， α 是第二臂相对于第一
臂的转角。这种机器人手臂可以达到球形体积内绝大部分位置， 所能到达区域的 形状取决于两个臂的长度比例。
机器人的组成和分类
表２⁃１ 总结了不同坐标结构机器人的特点。
机器人的组成和分类
表２⁃１ 总结了不同坐标结构机器人的特点。
机器人的组成 和分类
机器人的组成和分类
2.1.1 机器人概述
机器人一般都由四个主要部分组成： ①机械系统； ②传感系统； ③驱动系 统； ④控制系统。 机械系统包括传动机构和由连杆集合形成的开环或闭环运动链两部分。连杆 类似于人类的大臂、小臂等， 关节通常为移动关节和转动关节。移动关节允许连 杆做直线移动，转动关节允许构件之间产生旋转运动。由关节⁃连杆所构成的机械 结构一般有三个主要部件: 臂、腕和手， 它们可根据要求在相应的方向运动， 这 些运动就是机器人在“做工”。
机器人的组成和分类
Leabharlann Baidu
（２） 伺服控制机器人
伺服控制机器人比非伺服控制机器人有更强的工作
能力。伺服系统的被控制量可为机器人手部执行装置的位置、速度、加速度和力 等。通过传感器取得的反馈信号与来自给定装置的综合信号， 用比较器加以比较 后， 得到误差信号， 经过放大后用以激发机器人的驱动装置， 进而带动末端执 行器以一定规律运动， 到达规定的位置或速度等， 这是一个反馈控制系统。伺服 控制机器人可分为点位伺服控制机器人和连续轨迹伺服控制机器人两种。
制机器人的运动。插销板是用来预先规定机器人的工作顺序， 而且往往是可调的。
定序器是一种定序开关或步进装置， 它能够按照预定的正确顺序接通驱动装置的 能源。驱动装置接通能源后，就带动机器人的手臂、腕部和手部等装置运动。当
它们移动到由限位开关所规定的位置时， 限位开关切换工作状态， 给定序器送去
一个工作任务已完成的信号， 并使终端制动器动作， 切断驱动能源， 使机器人 停止运动。
机器人的主要技术参数
图２⁃９ 所示的机器人， 臂部在ＸＯ１Ｙ面内有三个独立运动———升降（Ｌ１）、 伸缩（Ｌ２） 和转动（ϕ１）， 腕部在ＸＯ１Ｚ 面内有一个独立运动———转动（ϕ２）。 机器人手部轴线在ＸＯ１Ｙ 面内， 确定手部位置需一个独立变量———手部绕自身轴线 （Ｏ３Ｃ） 的旋转ϕ３。
图２⁃ ９
机器人的组成和分类
5） 六自由度并联机构。六自由度并联机构是并联机器人机构中的一大类， 从完全并联的角度出发， 这类机构必须具有６ 条运动链。但现有的并联机构中， 也有拥有３ 条运动链的六自由度并联机构， 如３⁃PRPS 和３⁃URS 等机构， 还有 在３ 个分支的每个分支上附加１ 个五杆机构做驱动机构的六自由度并联机构等。
机器人的组成和分类
点位伺服控制机器人的受控运动方式为由一个点位目标移向另一个点位目标， 只在目标点上完成操作。机器人可以以最快的和最直接的路径从一个目标点移到 另一个目标点。通常， 点位伺服控制机器人能用于只有终端位置是重要的而对目 标点之间的路径和速度不做主要考虑的场合。点位控制主要用于点焊、搬运机器 人。 连续轨迹伺服控制机器人能够平滑地跟随某个规定的路径， 其轨迹往往是某 条不在预编程端点停留的曲线路径。连续轨迹伺服控制机器人具有良好的控制和 运行特性。由于数据是依时间采样， 而不是依预先规定的空间点采样的， 因此机
并联机构各个关节的误差可以相互抵消、相互弥补， 运动精度高。
运动空间相对较小。
机器人的组成和分类
（３） 混联机器人 混联机器人把串联机器人和并联机器人结合起来， 集合了串联机器人和并联
机器人的优点， 既有串联机器人工作空间大、运动灵活的特点， 又有并联机器人
刚度大、承载能力强的特点。 具有至少一个并联机构和一个或多个串联机构按照一定的方式组合在一起的 机构称为混合机构。含有混合机构的机器人称为混联机器人。混联机器人通常有 以下三种形式：第一种是并联机构通过其他机构串联而成； 第二种是并联机构直 接串联在一起； 第三种是在并联机构的支链中采用不同的结构。
机器人的组成和分类
表２⁃１ 总结了不同坐标结构机器人的特点。
机器人的组成和分类
表２⁃１ 总结了不同坐标结构机器人的特点。
机器人的组成和分类
3.按机器人组成结构分类
（１） 串联机器人 串联机器人是一个开式运动链机构， 它是由一系列的连杆通过转动关节或移 动关节串联而成的， 即机械结构使用串联机构实现的机器人称为串联机器人。按 构件之间运动副的不同， 串联机器人可分为直角坐标型机器人、圆柱坐标型机器 人、极坐标型机器人和多关节坐标型机器人。 串联机器人因其结构简单、易操作、灵活性强、工作空间大等特点而得到了广 泛的应用。串联机器人的不足之处是运动链较长， 系统的刚度和运动精度相对较
图２⁃ ４
四自由度并联机器人
机器人的组成和分类
4） 五自由度并联机构。现有的五自由度并联机构结构复杂， ４⁃ＵＰＳ⁃Ｕ ＰＵ 型五自由度并联机器人如图２⁃５ 所示。定平台通过４个结构完全相同的驱
动分支ＵＰＳ 以及另一个驱动分支ＵＰＵ 与动平台相连接。
图２⁃５ ４⁃ＵＰＳ⁃ＵＰＵ型五自由度并联机器人
四种坐标型机器人的机构简图如图２⁃８ 所示。
图２⁃ ８
典型机器人机构简图
机器人的主要 技术参数
机器人的主要技术参数
设计机器人， 首先要确定机器人的主要技术参数， 然后由机器人的技术参数 来选择机器人的机械结构、坐标形式和传动装置等。 1.自由度 自由度是指描述物体运动所需要的独立坐标数。机器人的自由度表示机器人动 作灵活的尺度， 一般以轴的直线移动、摆动或旋转动作的数目来表示， 手部的动 作不包括在内。
机器人的组成和分类
图２⁃６ 是典型的六自由度Ｓｔｅｗａｒｔ 并联机构。从结构上看， 它由６
根支杆将上下两平台连接而成， ６ 根支杆都可以独立的自由伸缩， 分别用球铰和 虎克铰与上下平台连接， 这样上下平台就可以进行６ 个独立运动。
图２⁃ ６六自由度Ｓｔｅｗａｒｔ并联机构
机器人的组成和分类
与传统串联机构相比， 并联机构的零部件数目较串联机构大幅减少， 主要由 滚珠丝杠、伸缩杆件、滑块构件、虎克铰、球铰、伺服电动机等通用组件组成， 这些通用组件由专门厂家生产， 因而其制造和库存备件成本比相同功能的传统机 构低很多， 容易组装和模块化。 并联机构的主要特点如下： 采用并联闭环结构， 机构具有较大的承载能力。 动态性能优越， 适合高速、高加速场合。
4.机器人常见的图形符号
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。机器人常用的关节有移动副、旋转运动副， 常用的图形 符号见表２⁃２。
机器人的组成和分类
表２⁃ ２ 运动功能图形符号
机器人的组成和分类
表２⁃ ２ 运动功能图形符号
机器人的组成和分类
圆柱坐标型机器人的结构如图２⁃１b 所示，R、 θ 和z为坐标系的三个坐标，
其中R 是手臂的径向长度， θ是手臂的角位置， z是垂直方向上手臂的位置。如果 机器人手臂的径向坐标R保持不变， 机器人手臂的运动将形成一个圆柱表面。
机器人的组成和分类
（３）极坐标型机器人
极坐标型机器人又称为球坐标型机器人， 其结构如图２⁃１c 所示， R、θ 和
机器人的组成和分类
2.1.2 机器人的分类
机器人有多种分类方法， 本节分别按机器人的控制方式、结构坐标系特点、
机器人组成结构进行分类。
1.按机器人的控制方式分类 按照控制方式可把机器人分为非伺服控制机器人和伺服控制机器人两种。
机器人的组成和分类
（１） 非伺服控制机器人 非伺服控制机器人工作能力比较有限， 机器人按 照预先编好的程序顺序进行工作， 使用限位开关、制动器、插销板和定序器来控
器人的运行速度较快，功率较小， 负载能力也较小。连续轨迹伺服控制机器人主
要用于弧焊、喷涂、打飞边、去毛刺和检测。
机器人的组成和分类
2.按机器人结构坐标系特点分类 （１） 直角坐标型机器人
直角坐标型机器人的结构如图２⁃１a 所示， 它在x、y、z轴上的运动是独立
的。
机器人的组成和分类
（２） 圆柱坐标型机器人
机器人的组成和分类
使各种机械构件产生运动的装置为驱动器， 驱动方式可以是气动的、液压的 或电动的。驱动器可以直接与臂、腕或手上的连杆或关节连接在一起， 也可以通
过齿轮等传动系统与运动构件相连。
传感系统的作用是将机器人运动学、动力学、外部环境等信息传递给机器人 的控制器， 控制器通过这些信息确定机械系统各部分的运行轨迹、速度、加速度 和外部环境， 使机械系统的各部分按预定程序在规定的时间开始和结束动作。
机器人的组成和分类
（４） 多关节坐标型机器人 多关节坐标型机器人的结构如图２⁃１ｄ 所示， 它是以其各相邻运动构件之 间的相对角位移作为坐标系的。θ、α 和ϕ 为坐标系的三个坐标， 其中θ是绕底座铅
取等任务。
图２⁃ ７
混联机器人
机器人的组成和分类
混联机器人可以在大范围工作空间中高速、高效率地完成大型物体的抓取和 搬运工作， 因此在物流、装配生产线上应用广泛， 如码垛机器人。在物料分拣上， 由于其精度高的特点， 可以高精度、高响应地实现物料的高速分拣， 大大提高了 效率和准确度。
机器人的组成和分类
机器人技术及其应用
Theory and Application of Robotics
主编 张宪民
第二章
机器人的机构分类 与设计
目录
Contents 机器人的组成和分类 机器人的主要技术参数 机器人设计和选用准则 机器人的机械结构 机器人的驱动机构 小结
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
机器人的组成和分类
图２⁃７ 所示为混联机器人， 其通过一个移动关节把并联机构和串联机构结
合在一起， 通过前面的串联机构来拓展它的工作空间， 此时机器人的末端就是一 个并联机构， 它具有较大刚度和高承载能力。从而有效地规避了并联机构工作空
间小和串联机构刚度小、承载能力低的缺点， 可以完成较大范围内的物体快速抓
低。另外，由于串联机器人需在各关节上设置驱动装置， 各动臂的运动惯量相对
较大， 因而， 也不宜实现高速或超高速操作。
机器人的组成和分类
（２） 并联机器人 并联机器人是一种闭环机构， 包含有运动平台（末端执行器） 和固定平台
（机架）， 运动平台通过至少两个独立的运动链与固定平台相连接， 机构具有两
个或两个以上的自由度， 且以并联方式驱动。 并联机器人机构按照自由度划分， 有二自由度、三自由度、四自由度、五自 由度和六自由度并联机构。其中２～５ 个自由度机构被称为少自由度并联机构。 １） 二自由度并联机构。二自由度并联机构中， ５⁃R、３⁃R⁃２⁃P （R 表示 转动副， P 表示移动副） 是最典型的两种结构形式。图2-2为一个2自由度并联机 构。
表示虎克铰）； 三维纯移动机构， 如StarLike并联机构、Tsai 并联机构和DELTA
机构。图２⁃３a为典型的３⁃RPS 型三自由度并联机器人， 图２⁃３b 为三自由度 DELTA 机器人。
图２⁃ 3
三自由度并联机器人
机器人的组成和分类
３） 四自由度并联机构。四自由度并联机构有４⁃RPUR （图２⁃４a 所示３ 转动１ 移动）和４⁃RRRU （图２⁃４b 所示３ 移动１ 转动） 等结构形式。４⁃R P U R机构有四个分支， 每个分支运动链自下平台起依次为一个转动副、一个移动副、 一个万向铰链和一个转动副。４⁃R R R U机构包括一个带四个虎克铰链的运动平 台、一个带四个运动副铰链的固定平台、转动副与固定平台相连接的四根连杆 （下）、转动副与上下连杆相连接的四根连杆（中）、转动副与虎克铰相连接的 四根连杆（上）。
机器人的组成和分类
图２⁃ ２
３Ｒ⁃２Ｐ 型二自由度并联机器人
机器人的组成和分类
２） 三自由度并联机构。三自由度并联机构种类较多， 一般有以下形式： 平 面三自由度并联机构， 如３⁃RPR机构、３⁃PRR机构； 球面三自由度并联机构， 如３⁃RPS机构（Ｓ 表示球副）、３⁃RRR 球面机构、３⁃UPS⁃１⁃S 球面机构（U
垂轴的转角， ϕ 是过底座的水平线与第一臂之间的夹角， α 是第二臂相对于第一
臂的转角。这种机器人手臂可以达到球形体积内绝大部分位置， 所能到达区域的 形状取决于两个臂的长度比例。
机器人的组成和分类
表２⁃１ 总结了不同坐标结构机器人的特点。
机器人的组成和分类
表２⁃１ 总结了不同坐标结构机器人的特点。
机器人的组成 和分类
机器人的组成和分类
2.1.1 机器人概述
机器人一般都由四个主要部分组成： ①机械系统； ②传感系统； ③驱动系 统； ④控制系统。 机械系统包括传动机构和由连杆集合形成的开环或闭环运动链两部分。连杆 类似于人类的大臂、小臂等， 关节通常为移动关节和转动关节。移动关节允许连 杆做直线移动，转动关节允许构件之间产生旋转运动。由关节⁃连杆所构成的机械 结构一般有三个主要部件: 臂、腕和手， 它们可根据要求在相应的方向运动， 这 些运动就是机器人在“做工”。
机器人的组成和分类
Leabharlann Baidu
（２） 伺服控制机器人
伺服控制机器人比非伺服控制机器人有更强的工作
能力。伺服系统的被控制量可为机器人手部执行装置的位置、速度、加速度和力 等。通过传感器取得的反馈信号与来自给定装置的综合信号， 用比较器加以比较 后， 得到误差信号， 经过放大后用以激发机器人的驱动装置， 进而带动末端执 行器以一定规律运动， 到达规定的位置或速度等， 这是一个反馈控制系统。伺服 控制机器人可分为点位伺服控制机器人和连续轨迹伺服控制机器人两种。
制机器人的运动。插销板是用来预先规定机器人的工作顺序， 而且往往是可调的。
定序器是一种定序开关或步进装置， 它能够按照预定的正确顺序接通驱动装置的 能源。驱动装置接通能源后，就带动机器人的手臂、腕部和手部等装置运动。当
它们移动到由限位开关所规定的位置时， 限位开关切换工作状态， 给定序器送去
一个工作任务已完成的信号， 并使终端制动器动作， 切断驱动能源， 使机器人 停止运动。
机器人的主要技术参数
图２⁃９ 所示的机器人， 臂部在ＸＯ１Ｙ面内有三个独立运动———升降（Ｌ１）、 伸缩（Ｌ２） 和转动（ϕ１）， 腕部在ＸＯ１Ｚ 面内有一个独立运动———转动（ϕ２）。 机器人手部轴线在ＸＯ１Ｙ 面内， 确定手部位置需一个独立变量———手部绕自身轴线 （Ｏ３Ｃ） 的旋转ϕ３。
图２⁃ ９
机器人的组成和分类
5） 六自由度并联机构。六自由度并联机构是并联机器人机构中的一大类， 从完全并联的角度出发， 这类机构必须具有６ 条运动链。但现有的并联机构中， 也有拥有３ 条运动链的六自由度并联机构， 如３⁃PRPS 和３⁃URS 等机构， 还有 在３ 个分支的每个分支上附加１ 个五杆机构做驱动机构的六自由度并联机构等。
机器人的组成和分类
点位伺服控制机器人的受控运动方式为由一个点位目标移向另一个点位目标， 只在目标点上完成操作。机器人可以以最快的和最直接的路径从一个目标点移到 另一个目标点。通常， 点位伺服控制机器人能用于只有终端位置是重要的而对目 标点之间的路径和速度不做主要考虑的场合。点位控制主要用于点焊、搬运机器 人。 连续轨迹伺服控制机器人能够平滑地跟随某个规定的路径， 其轨迹往往是某 条不在预编程端点停留的曲线路径。连续轨迹伺服控制机器人具有良好的控制和 运行特性。由于数据是依时间采样， 而不是依预先规定的空间点采样的， 因此机
并联机构各个关节的误差可以相互抵消、相互弥补， 运动精度高。
运动空间相对较小。
机器人的组成和分类
（３） 混联机器人 混联机器人把串联机器人和并联机器人结合起来， 集合了串联机器人和并联
机器人的优点， 既有串联机器人工作空间大、运动灵活的特点， 又有并联机器人
刚度大、承载能力强的特点。 具有至少一个并联机构和一个或多个串联机构按照一定的方式组合在一起的 机构称为混合机构。含有混合机构的机器人称为混联机器人。混联机器人通常有 以下三种形式：第一种是并联机构通过其他机构串联而成； 第二种是并联机构直 接串联在一起； 第三种是在并联机构的支链中采用不同的结构。
机器人的组成和分类
表２⁃１ 总结了不同坐标结构机器人的特点。
机器人的组成和分类
表２⁃１ 总结了不同坐标结构机器人的特点。
机器人的组成和分类
3.按机器人组成结构分类
（１） 串联机器人 串联机器人是一个开式运动链机构， 它是由一系列的连杆通过转动关节或移 动关节串联而成的， 即机械结构使用串联机构实现的机器人称为串联机器人。按 构件之间运动副的不同， 串联机器人可分为直角坐标型机器人、圆柱坐标型机器 人、极坐标型机器人和多关节坐标型机器人。 串联机器人因其结构简单、易操作、灵活性强、工作空间大等特点而得到了广 泛的应用。串联机器人的不足之处是运动链较长， 系统的刚度和运动精度相对较
图２⁃ ４
四自由度并联机器人
机器人的组成和分类
4） 五自由度并联机构。现有的五自由度并联机构结构复杂， ４⁃ＵＰＳ⁃Ｕ ＰＵ 型五自由度并联机器人如图２⁃５ 所示。定平台通过４个结构完全相同的驱
动分支ＵＰＳ 以及另一个驱动分支ＵＰＵ 与动平台相连接。
图２⁃５ ４⁃ＵＰＳ⁃ＵＰＵ型五自由度并联机器人
四种坐标型机器人的机构简图如图２⁃８ 所示。
图２⁃ ８
典型机器人机构简图
机器人的主要 技术参数
机器人的主要技术参数
设计机器人， 首先要确定机器人的主要技术参数， 然后由机器人的技术参数 来选择机器人的机械结构、坐标形式和传动装置等。 1.自由度 自由度是指描述物体运动所需要的独立坐标数。机器人的自由度表示机器人动 作灵活的尺度， 一般以轴的直线移动、摆动或旋转动作的数目来表示， 手部的动 作不包括在内。
机器人的组成和分类
图２⁃６ 是典型的六自由度Ｓｔｅｗａｒｔ 并联机构。从结构上看， 它由６
根支杆将上下两平台连接而成， ６ 根支杆都可以独立的自由伸缩， 分别用球铰和 虎克铰与上下平台连接， 这样上下平台就可以进行６ 个独立运动。
图２⁃ ６六自由度Ｓｔｅｗａｒｔ并联机构
机器人的组成和分类
与传统串联机构相比， 并联机构的零部件数目较串联机构大幅减少， 主要由 滚珠丝杠、伸缩杆件、滑块构件、虎克铰、球铰、伺服电动机等通用组件组成， 这些通用组件由专门厂家生产， 因而其制造和库存备件成本比相同功能的传统机 构低很多， 容易组装和模块化。 并联机构的主要特点如下： 采用并联闭环结构， 机构具有较大的承载能力。 动态性能优越， 适合高速、高加速场合。
4.机器人常见的图形符号
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。机器人常用的关节有移动副、旋转运动副， 常用的图形 符号见表２⁃２。
机器人的组成和分类
表２⁃ ２ 运动功能图形符号
机器人的组成和分类
表２⁃ ２ 运动功能图形符号
机器人的组成和分类
圆柱坐标型机器人的结构如图２⁃１b 所示，R、 θ 和z为坐标系的三个坐标，
其中R 是手臂的径向长度， θ是手臂的角位置， z是垂直方向上手臂的位置。如果 机器人手臂的径向坐标R保持不变， 机器人手臂的运动将形成一个圆柱表面。
机器人的组成和分类
（３）极坐标型机器人
极坐标型机器人又称为球坐标型机器人， 其结构如图２⁃１c 所示， R、θ 和
机器人的组成和分类
2.1.2 机器人的分类
机器人有多种分类方法， 本节分别按机器人的控制方式、结构坐标系特点、
机器人组成结构进行分类。
1.按机器人的控制方式分类 按照控制方式可把机器人分为非伺服控制机器人和伺服控制机器人两种。
机器人的组成和分类
（１） 非伺服控制机器人 非伺服控制机器人工作能力比较有限， 机器人按 照预先编好的程序顺序进行工作， 使用限位开关、制动器、插销板和定序器来控
器人的运行速度较快，功率较小， 负载能力也较小。连续轨迹伺服控制机器人主
要用于弧焊、喷涂、打飞边、去毛刺和检测。
机器人的组成和分类
2.按机器人结构坐标系特点分类 （１） 直角坐标型机器人
直角坐标型机器人的结构如图２⁃１a 所示， 它在x、y、z轴上的运动是独立
的。
机器人的组成和分类
（２） 圆柱坐标型机器人
机器人的组成和分类
使各种机械构件产生运动的装置为驱动器， 驱动方式可以是气动的、液压的 或电动的。驱动器可以直接与臂、腕或手上的连杆或关节连接在一起， 也可以通
过齿轮等传动系统与运动构件相连。
传感系统的作用是将机器人运动学、动力学、外部环境等信息传递给机器人 的控制器， 控制器通过这些信息确定机械系统各部分的运行轨迹、速度、加速度 和外部环境， 使机械系统的各部分按预定程序在规定的时间开始和结束动作。