工业机器人技术基础 工业机器人的分类-根据坐标系分类

工业机器人的分类
——笛卡尔坐标系机器人
学习目标
直角坐标机器人
直角坐标型机器人的机械结构形式和特点
圆柱坐标机器人
圆柱坐标系型机器人的机械结构形式和特点
球坐标机器人
球坐标型型机器人的机械结构形式和特点
关节坐标机器人
关节坐标型三种形式机器人的机械结构形式和特点
直角坐标机器人
• 定义：
直角坐标型机器人是一种最简单的结构，其手臂按直角坐标形式配置，即通过三 个相互垂直轴线上的移动来改变手部的空间位置.
• 运动学模型简单； • 末端执行器可以获得较高的速度； • 直线部分可采用液压驱动，可输出较大动
力 • 能够伸入型腔式机器内部 • 相同工作空间，本体所占空间体积比直角
坐标式要小。
• 缺点：
• 手臂可以到达的空间受限 • 末端执行器外伸离立柱轴心越远，
线位移分辨精度越低 • 后臂工作时，手臂后端会碰到工
多品种，便批量的柔性化作业
直角坐标系机器人
悬臂式
分类Leabharlann 龙门式直角坐标机器人
• 悬臂式机器人：
定义：
y
约束在平行于笛卡尔坐标轴x、y、z的方向上移动
特点：
腕的俯仰 z
长度有限，刚性差 约束少，重复性高
腕的横滚
腕的偏摆
腕的横滚
腕的偏摆
x
直角坐标机器人
• 龙门式机器人：
定义： 机座固定于可移动的平面 特点： 精度高、大负载
• 缺点：
• 该坐标复杂，轨迹求解较难，难于控制 • 转动关节在末端执行器上的线位移分辨率是一个变量
关节坐标机器人
• 定义：
关节机器人一般由多个转动关节串联起若干连杆组成， 其运动由前后的俯仰及立
柱的回转构成 α
• 分类：
β
纯球状 平行四边形球状
φ θ
圆柱状
关节坐标机器人
• 纯球状： α
• 构造：
直角坐标机器人
• 龙门式机器人：
圆柱坐标机器人
定义：旋转基座 水平柱 特点 :
• 手臂可伸缩（沿r方向）； • 滑动架（托板）可沿柱上下移动（Z轴方向）； • 水平臂和滑动架组合件可作为基座上的一个整体而旋
转（绕Z轴）。
应用：多品种，大批量的柔性化作业，尤其搬运
z
r R
圆柱坐标机器人
• 优点：
作范围内的其它物体
球坐标机器人
• 定义：按球坐标形式配置
1直线运动（臂可升出缩回r）+2转动运动（垂直面内绕轴回转φ +基座水平面内转动θ ）
• 工作范围：球体的一部分 • 自由度：旋转/摆动和平移
球坐标机器人
• 优点：
• 本体所占空间体积小，机构紧凑； • 中心支架附近的工作范围大，伸缩关节的线位移恒定
直角坐标机器人
• 定义：
直角坐标型机器人（3P）是一种最简单的结构，其手臂按直角坐标形式配置，即通过三个相互垂直轴线上的移动来改变手部 的空间位置
• 特点 :
• 多自由度运动，每个运动自由度之间的空间夹角为直角。 • 自动控制的，可重复编程，所有的运动均按程序运行。 • 高可靠性、高速度、高精度
• 应用：
结构复杂性较小， 在水平方向有顺应性， 具 有速度快、 精度高、 柔性好等特点。
• 缺点：
在垂直方向具有很大的刚性，
关节坐标机器人
• 圆柱状：
• 应用：
目前普遍用于装配，也称装配机器人 还可应用于电子、机械和轻工业等有关产品的搬 运、调试等工作
总结
1.掌握直角坐标型机器人的机械结构形式和特点 2.掌握圆柱坐标系型机器人的机械结构形式和特点 3.掌握球坐标型型机器人的机械结构形式和特点 4.掌握关节坐标型三种形式机器人的机械结构形式和特点
机械臂的上臂和前臂相连-α
β
上臂与基座相连-ϕ
φ
而基座可自由转动-θ
θ
• 优点：
机械臂可以方便灵活的到达机器人基座附近的地方，并越过其工作范围内的人和障碍物
关节坐标机器人
• 平行四边形球状：
• 构造：
用多重闭合的平行四边形的连杆机构代替单一的刚性构件的上臂 允许关节驱动器位置靠近机器人的基座或装在机器人的基座上 机械刚度比其它大多数机械手大
• 缺点：
工作范围受到的限制较大
关节坐标机器人
• 平行四边形球状：
• 优点：
结构紧凑，工作范围广 占用空间小，动作灵活 具有很高的可达性
• 缺点：
运动学模型复杂，高精度控制难度大
关节坐标机器人
• 圆柱状：
• 构造：
机器人的各个臂都只沿水平方向旋转， 具有平 行的肩关节和肘关节， 关节轴线共面
• 优点：