机器人的结构形式及各类结构的特点
机器人的结构形式及各类结构的特点
机器人的结构形式及各类结构的特点
1、静态机器人
静态机器人是指对机械组件不需要更换，机器人的位置静止不动，它仅根据输入信号调整机器人内的电机运行，以改变机器人内部的执行逻辑程序，具有结构简单、易于安装、易于维护等特点。
2、动态机器人
动态机器人是指其外壳外形及内部结构可以变换，并具有智能识别、路径规划、动作控制等技术。
它具有灵活性强、可编程性强及安全性高等特点。
3、半空间机器人
半空间机器人是指在小型的机器人施行任务时，机器人会在有限的空间内运动，它可以在半空中完成任务，具有运动性能好、控制精度高、耐受变化能力强等特点。
4、飞行机器人
飞行机器人是指机器人在飞行中可以自由移动，它搭载的传感器可对周围的环境进行检测，根据各种参数，它可以采取相应的行程，具有运行速度快、自主能力强等特点。
5、游离机器人
游离机器人是指采用无线通信技术，可实现远距离远程操作的一种分布式机器人，它拥有自主性强、动态性好等特点。
机器人本体基本结构形式
机器人本体基本结构形式
了解机器人的机械结构形式，从而我们可以根据机器人的操作目标和操作要求灵活地选用合适的机械结构形式。
机构设计需要考虑以下内容：确定机器人各部分(机身、臂部、腕部、手部、行走机构等)的机构运动形式和参数指标(运动范围、自由度等)、建立机器人坐标系和关节坐标系、传动机构设计和驱动元件初步选型等。
一、机器人本体基本结构
机器人本体基本结构包括：传动部件、机身及行走机构、臂部、腕部和手部。
机器人本体基本结构的主要有以下特点：
1、开式运动链：结构刚度不高：
2、相对机架：独立驱动器，运动灵活；
3、扭矩变化非常复杂：对刚度、间隙和运动精度都有较高的要求；
4、动力学参数（力、刚度、动态性能）都是随位姿的变化而变化：易发生振动或出现其他不稳定现象。
二、机器人本体基本结构要求：
1、自重小：改善机器人操作的动态性能；
2、静动态刚度高：提高定位精度和跟踪精度；增加机械系统设计的灵活性；减小定位时的超调量稳定时间，降低对控制系统的要求和系统造价；
3、固有频率高：避开机器人的工作频率，有利于系统的稳定。
三、机器人本体机身典型结构
机身结构一般由机器人总体设计确定。
1、回转与升降机身
a、油缸驱动，升降油缸在下，回转油缸在上。
升降活塞杆的尺寸要加大。
b、油缸驱动，回转油缸在下，升降油缸在上，回转油缸的驱动力矩要设计得大一些。
c、链轮传动机构，回转角度可大于360°
2、回转与仰俯机身。
四、机器人本体机身设计要注意的问题
1、刚度和强度大，稳定性能好；
2、驱动灵活，导套不宜过短，避免卡死；
3、驱动方式适宜；
4、结构布置合理。
工业机器人组成结构
工业机器人组成结构工业机器人是一种用于自动化生产的机器，它能够完成人类在生产线上的工作任务。
工业机器人的组成结构是多样的，下面将从机械结构、电气控制和软件系统三个方面来介绍工业机器人的组成结构。
一、机械结构工业机器人的机械结构是支持其运动和操作的基础。
通常，它由底座、臂架、关节、末端执行器等部分组成。
1. 底座：底座是机器人的基础，通常由铸铁或钢板制成，具有足够的强度和稳定性。
底座上通常安装有电机和减速器，用于提供机器人的旋转运动。
2. 臂架：臂架是机器人的主体结构，通常由铝合金或碳纤维等材料制成，具有轻量化和高强度的特点。
臂架上的关节连接着各个运动部件，使机器人能够进行多轴运动。
3. 关节：关节是机器人的运动部件，通常由电动机、减速器和编码器等组成。
关节能够提供机器人的转动和抬升等运动，使机器人能够灵活地完成各种工作任务。
4. 末端执行器：末端执行器是机器人的工作部件，通常根据需要选择不同的执行器，如夹爪、吸盘、焊枪等。
末端执行器能够完成机器人的具体操作任务，如抓取、装配、焊接等。
二、电气控制电气控制是机器人的神经系统，负责控制机器人的运动和操作。
它由电机驱动系统、传感器系统和控制器等组成。
1. 电机驱动系统：电机驱动系统是机器人的动力源，通常由伺服电机和伺服驱动器等组成。
电机驱动系统能够提供机器人的运动能力，使机器人能够精确地控制运动轨迹和速度。
2. 传感器系统：传感器系统能够感知机器人周围的环境和工件信息，通常包括视觉传感器、力传感器、接近开关等。
传感器系统能够为机器人提供反馈信号，使机器人能够根据实际情况进行调整和控制。
3. 控制器：控制器是机器人的大脑，负责整个系统的协调和控制。
控制器通常由工控机或嵌入式控制器组成，可以通过编程来实现机器人的自动化控制和任务规划。
三、软件系统软件系统是机器人的智能核心，负责实现机器人的智能化和自主性。
它由操作系统、控制算法和应用软件等组成。
1. 操作系统：操作系统是机器人的基础软件平台，通常采用实时操作系统（RTOS），如VxWorks、RobotWare等。
浅谈传统六轴机器人的基本构成及特点
浅谈传统六轴机器人的基本构成及特点传统关节机器人基本构成传统关节机器人主要由本体结构件、减速器、伺服电机、控制器等构成。
本体结构件工业机器人本体由旋转机座，大臂，小臂等部位组成，是机器人外面最直接的机械结构。
机器人本体结构件包含铸铁、铸钢、铸铝、结构钢等多种材质。
减速器减速器用于承载机器人各个关节的载荷，电机输出的高转速低扭矩通过减速器后形成低转速高转矩，从而提升机器人各轴的输出力矩，使得机器人可以承受较大的负载。
机器人对减速器的要求很高，需要减速器体积小、质量小、减速比大、精度高、抗冲击等。
目前大量应用于多关节机器人的减速器主要有两种：一种是RV减速器，另一种是谐波减速器。
RV减速器因具有更高的刚度和回转精度，一般被放置在大臂、肩部等重负载位置;谐波减速器则被放置在小臂及手腕部。
驱动控制系统驱动控制系统主要用于控制机器人按照设定的运动参数进行运动。
其主要包含伺服驱动器、伺服电机和控制器。
(1)伺服电机主要用于驱动机器人的关节，要求具备最大功率质量比和扭矩惯量比、高启动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围;(2)伺服驱动器是驱动伺服电机进行运动的装置，根据控制器的指令，伺服驱动器给予伺服电机相应的电流，从而保证伺服电机按照需求的运动速度、加速度、运转位置等条件进行运动，从保证机械臂的运动达到设定要求。
(2)控制器可对其内部参数进行人工设定而实现对机器人的位置控制、速度控制和转矩控制等多种功能。
六轴串联机器人“轴”作用传统六轴工业机器人一般有6个自由度，常见的包含旋转(S轴)，下臂(L轴)、上臂(U轴)、手腕旋转(R轴)、手腕摆动(B轴)和手腕回转(T 轴)。
6个关节合成实现末端的6自由度动作。
一轴：第一个轴是连接底座的部分，承载着整个机器人的重量和和底座的左右转动;二轴：控制机器人大臂的前后摆动;三轴：控制机器人小臂的前后摆动;四轴：控制机器人小臂旋转;五轴：控制和上下微调机械手手腕的转动，通常是当产品抓取后可以进行产品翻转的动作;六轴：用于末端夹具部分的旋转功能，可更精确定位到产品。
工业机器人的五大机械结构和三大零部件解析
工业机器人的五大机械结构和三大零部件解析一、五大机械结构：1.手臂结构：工业机器人的手臂结构类似于人的手臂，用于搬运和操作物体。
它通常由多段关节构成，这些关节可以进行旋转和伸缩。
手臂结构可以根据不同的任务来设计，手臂的长度、关节的自由度和负载能力等可以根据实际需求进行调整。
2.底座结构：底座结构是工业机器人的支撑部分，它承载整个机器人和工作负载的重量，并提供机器人的旋转能力。
底座通常由电机和减速器组成，通过控制电机的旋转实现整体机器人的转动。
3.关节结构：关节结构是工业机器人手臂各关节连接的部分，它具有旋转和转动的能力。
关节结构通常由电机、减速器和编码器等组成，电机提供动力，减速器提供转动和转动的精度，编码器用于反馈位置和速度等参数。
4.手持器结构：手持器结构是机器人手臂的末端装置，用于夹取和操纵物体。
手持器通常由夹爪、吸盘、焊枪等组成，它们可以根据不同的任务和工作环境进行选择和装配。
5.支撑结构：支撑结构是机器人的框架和支撑部分，它提供机器人的稳定性和强度。
支撑结构通常由铝合金、碳纤维等材料制成，具有轻巧、刚性和耐用等特点。
二、三大零部件：1.电机：电机是工业机器人的核心动力部件，它提供驱动力和旋转力。
根据不同的应用需求，电机可以选择步进电机、直流电机、交流伺服电机等，它们具有不同的功率、转速和扭矩等特性。
2.减速器：减速器是机器人关节结构中的关键部件，它将电机的高速转动转换为低速高扭矩的输出。
减速器能够提供精确的旋转和转动控制，确保机器人的高精度和灵活性。
3.编码器：编码器是机器人关节结构中的传感器部件，它用于测量关节的位置和速度等参数。
编码器通过提供准确的反馈信号，帮助控制系统实时控制和监测机器人的运动状态。
以上是对工业机器人的五大机械结构和三大零部件的解析。
机器人的结构和零部件的选择和设计根据不同的应用和需求来进行，它们共同作用于机器人的性能和功能，实现自动化生产和工作的目标。
随着科技的不断发展，工业机器人在各个领域的应用也将越来越广泛。
机器人本体结构_图文
腕部及手部结构
机器人腕部结构的基本形式和特点
机器人的手部作为末端执行器是完成抓握工件或执行特定作业的重要部件，也需要有多种结构。腕部是 臂部与手部的连接部件，起支承手部和改变手部姿态的作用。目前，RRR型三自由度手腕应用较普遍。
腕部是机器人的小臂与末端执行器(手部或称手爪)之间的连接部件，其作用是利用自身的活动度确定手部 的空间姿态。对于一般的机器人，与手部相连接的手腕都具有独驱自转的功能，若手腕能在空间取任意 方位，那么与之相连的手部就可在空间取任意姿态，即达到完全灵活。 从驱动方式看，手腕一般有两种形式，即远程驱动和直接驱动。直接驱动是指驱动器安装在手腕运动关 节的附近直接驱动关节运动，因而传动路线短，传动刚度好，但腕部的尺寸和质量大，惯量大。远程驱 动方式的驱动器安装在机器人的大臂、基座或小臂远端上，通过连杆、链条或其他传动机构间接驱动腕 部关节运动，因而手腕的结构紧凑，尺寸和质量小，对改善机器人的整体动态性能有好处，但传动设计 复杂，传动刚度也降低了。 按转动特点的不同，用于手腕关节的转动又可细分为滚转和弯转两种。滚转是指组成关节的两个零件自 身的几何回转中心和相对运动的回转轴线重合，因而能实现360°无障碍旋转的关节运动，通常用R来标 记。弯转是指两个零件的几何回转中心和其相对转动轴线垂直的关节运动。由于受到结构的限制，其相 对转动角度一般小于360°。弯转通常用B来标记。
一、腕部的自由度
手腕按自由度个数可分为单自由度手腕、二自由度手腕和三自由度手腕。
腕部实际所需要的自由度数目应根据机器人的工作性能要求来确定。在有些情况下，腕部具 有两个自由度，即翻转和俯仰或翻转和偏转。一些专用机械手甚至没有腕部，但有些腕部为 了满足特殊要求还有横向移动自由度。
6种三自由度手腕的结合方式示意图
abb机器人机械结构组成,特点,应用领域
abb机器人机械结构组成、特点、应用领域一、机器人机械结构组成1.1 机器人机械结构的基本组成机器人的机械结构由机械臂、关节、驱动装置和末端执行器等部分组成。
其中，机械臂是机器人的核心部件，用于完成各种动作任务，其结构一般由多个关节连接而成。
关节是机械臂的连接部件，用于实现机械臂的运动。
驱动装置则是用来驱动关节运动的电机或液压装置。
1.2 机器人机械结构的材料机器人的机械结构一般由金属材料制成，例如铝合金、钢材等。
这些材料具有较高的强度和刚度，能够满足机器人在工作过程中的各种要求。
1.3 机器人机械结构的传动方式机器人的机械结构传动方式多样，包括直线传动、旋转传动等。
直线传动一般采用丝杠、滑块等传动装置，旋转传动则采用齿轮、皮带等传动装置。
二、机器人机械结构的特点2.1 精密度高机器人的机械结构由精密加工而成，具有高度的精密度和稳定性，能够实现精确的动作控制。
2.2 可靠性强由于机器人的工作环境多样，因此机械结构需要具有较强的可靠性和适应性，能够在复杂环境下稳定工作。
2.3 结构紧凑机器人的机械结构通常设计紧凑，能够实现多自由度的运动，并且在空间利用上具有较高的效率。
2.4 轻量化设计随着工业自动化水平的不断提高，机器人的轻量化设计已经成为一个趋势。
轻量化设计不仅可以减小机器人自身的质量，提高运动速度和精度，还可以降低能耗，延长机器人的使用寿命。
三、机器人机械结构的应用领域3.1 工业制造领域机器人的机械结构在工业制造领域具有广泛的应用，例如在汽车制造、电子产品组装等领域，机器人可以完成重复、精确的动作任务，提高生产效率和产品质量。
3.2 医疗卫生领域随着医疗技术的不断发展，机器人已经开始在手术等领域得到广泛应用。
机器人的机械结构具有精密性和稳定性，能够实现微创手术和精准操作，减少手术创伤，提高手术成功率。
3.3 农业领域在现代农业生产中，机器人的机械结构也开始发挥作用。
农业机器人可以完成种植、喷洒、采摘等任务，提高农业生产效率。
机器人的结构形式及各类结构的特点知识分享
机器人的结构形式及各类结构的特点机器人的结构形式及各类结构的特点摘要：如今机器人已被广泛应用于机械、印刷机械、汽车工业、食品生产工业、药品生产工业、电子工业、机器制造业和化妆品生产等行业，不同领域因其需要的多样性和特殊性，也导致机器人在结构形式上存在多样性和特殊性。
关键字：结构形式，结构坐标系2011302590173刘亚辉遥感信息工程学院一、引言机器人按ISO 8373定义为：位置可以固定或移动，能够实现自动控制、可重复编程、多功能多用处、末端操作器的位置要在3个或3个以上自由度内可编程的工业自动化设备。
这里自由度就是指可运动或转动的轴。
工业机器人按其结构形式及编程坐标系主要分类为关节型机器人、移动机器人、水下机器人和直角坐标机器人等。
按主要功能特征及应用分为移动机器人、水下机器人、洁净机器人、直角坐标机器人、焊接机器人、手术机器人和军用机器人等。
机器人学涉及到机器人结构，机器人视觉，机器人运动规划，机器人传感器，机器人通讯和人工智能等许多方面，不同用处的机器人涉及到不同的学科，下面仅对这些机器人的结构和应用进行简单介绍。
机器人按照结构坐标系特点方式分类可分为：直角坐标机器人，圆柱坐标型机器人，极坐标机器人，多关节机器人等。
机器人按照机身结构特点可分为：升降回转型机身结构，俯仰型机身结构，直移型机身结构，类人机器人机身结构等。
二、各种结构坐标系1、直角坐标系机器人直角坐标型机器人结构如图所示，它主要是以直线运动轴为主，各个运动轴通常对应直角坐标系中的X轴，Y轴和Z轴，一般X轴和Y轴是水平面内运动轴，Z轴是上下运动轴。
在一些应用中Z轴上带有一个旋转轴，或带有一个摆动轴和一个旋转轴。
在绝大多数情况下直角坐标机器人的各个直线运动轴间的夹角为直角。
直角坐标型机械手可以在三个互相垂直的方向上作直线伸缩运动，这类机械手各个方向的运动是独立的，计算和控制比较方便，但占地面积大，限于特定的应用场合，有较多的局限性。
02 机器人的组成结构和重要技术特性
2015 R1
Elias PENG 最合理的自动化
关键技术
● 开放性模块化的控制系统体系结构：采用分布式CPU计算机结构，分为机器人控制
器（RC），运动控制器（MC），光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒 等。机器人控制器（RC）和编程示教盒通过串口/CAN总线进行通讯。机器人控制 器（RC）的主计算机完成机器人的运动规划、插补和位置伺服以及主控逻辑、数字 I/O、传感器处理等功能，而编程示教盒完成信息的显示和按键的输入。 模块化层次化的控制器软件系统：软件系统建立在基于开源的实时多任务操作系统 Linux上，采用分层和模块化结构设计，以实现软件系统的开放性。整个控制器软件 系统分为三个层次：硬件驱动层、核心层和应用层。三个层次分别面对不同的功能 需求，对应不同层次的开发，系统中各个层次内部由若干个功能相对对立的模块组 成，这些功能模块相互协作共同实现该层次所提供的功能。 机器人的故障诊断与安全维护技术：通过各种信息，对机器人故障进行诊断，并进 行相应维护，是保证机器人安全性的关键技术。 网络化机器人控制器技术：目前机器人的应用工程由单台机器人工作站向机器人生 产线发展，机器人控制器的联网技术变得越来越重要。控制器上具有串口、现场总 线及以太网的联网功能。可用于机器人控制器之间和机器人控制器同上位机的通讯 ，便于对机器人生产线进行监控、诊断和管理。 机器人最新的发展趋势：高度智能化，具备和计算机、SAP系统、PLC等不同设备、 生产系统的信息交互
5
ABB机器人的控制柜IRC5
Powerful main CPU Industrial CompactFlash mass memory Mains switch Mode selector Safety chain status (option) USB Ethernet service port FlexPendant Hot plug (option)
机器人的基本结构
机器人的基本结构一、引言机器人是指能够模仿人类的行为和动作，完成各种任务的智能设备。
机器人的基本结构是机械、电子、计算机和控制系统的综合体，下面将详细介绍机器人的基本结构。
二、机械结构机械结构是机器人的骨架，决定了机器人的外形和动作能力。
机械结构通常包括机器人的身体、关节、传动系统等部分。
1. 身体：机器人的身体是机械结构的基础，决定了机器人的形状和尺寸。
常见的机器人身体结构有人形、四足、六足等多种形式，不同形式的机器人身体结构适用于不同的任务。
2. 关节：关节是机器人身体的连接部分，使机器人能够进行各种运动。
关节通常由电机、减速器、传感器等组成，通过控制系统控制关节的运动。
3. 传动系统：传动系统是机器人的动力来源，将电机的转动转化为机器人身体的运动。
常见的传动系统有齿轮传动、带传动、链传动等，不同的传动系统能够满足不同的运动需求。
三、电子结构电子结构是机器人的神经系统，负责控制机器人的运动和感知环境。
电子结构通常包括传感器、执行器、控制器等部分。
1. 传感器：传感器是机器人感知外部环境的重要组成部分，能够获取各种物理量和信号。
常见的传感器有摄像头、激光雷达、压力传感器等，通过传感器可以实现机器人对环境的感知和识别。
2. 执行器：执行器是机器人的执行部件，根据控制信号实现机器人的运动。
常见的执行器有电机、液压缸、电磁阀等，通过执行器可以实现机器人的运动和操作。
3. 控制器：控制器是机器人的大脑，负责处理传感器的信息和发出运动指令。
控制器通常由嵌入式系统或计算机组成，能够实时控制机器人的运动和决策。
四、计算机结构计算机结构是机器人的智能中枢，负责处理和分析大量的数据。
计算机结构通常包括主控板、处理器、内存等部分。
1. 主控板：主控板是机器人计算机结构的核心，负责控制机器人的各个部分协调工作。
主控板通常集成了处理器、内存、接口等功能，是机器人的重要组成部分。
2. 处理器：处理器是机器人计算机结构的计算核心，负责进行各种算法和数据处理。
机器人本体结构
2．按夹持原理分
3．按手指或吸盘数目分 (1) 按手指数目可分为二指手爪及多指手爪。 (2) 按手指关节可分为单关节手指手爪及多关节手指手爪。 (3) 吸盘式手爪按吸盘数目可分为单吸盘式手爪及多吸盘式手爪。
三指手爪
柔性手指手爪
4．按智能化分 (1)普通式手爪。这类手爪不具备传感器。 (2)智能化手爪。这类手爪具备一种或多种传感器，如力传感器、触觉传感器及滑觉传感器等。
一、腕部的自由度
手腕按自由度个数可分为单自由度手腕、二自由度手腕和三自由度手腕。
腕部实际所需要的自由度数目应根据机器人的工作性能要求来确定。在有些情况下，腕部具 有两个自由度，即翻转和俯仰或翻转和偏转。一些专用机械手甚至没有腕部，但有些腕部为 了满足特殊要求还有横向移动自由度。
6种三自由度手腕的结合方式示意图
2．回转与俯仰机身
2.机器人臂部结构的基本形式和特点
大臂、小臂(或多臂)，主要有液压驱动、气动驱动和电动驱动（最为通用）。
一、臂部的典型结构
1．臂部伸缩机构 行程小时，采用油(气)缸直接驱动；行程较大时，可采用油(气)缸驱动齿 条传动的倍增机构或步进电动 机及伺服电动机驱动，也可采用丝杠螺母或滚珠丝杠传动。为了增加手臂的刚性，防止手臂在伸缩运动时 绕轴线转动或产生变形，臂部伸缩机构需设置导向装置，或设计方形、花键等形式的臂杆。常用的导向装 置有单导向杆和双导向杆等，可根据手臂的结构、抓重等因素 选取。
二、RRR型手腕 RRR型手腕结构示意图
RRR型手腕容易实现远距传动。 为了实现运动的传递，RRR型手腕的中间关节是斜置 的，三根转动轴内外套在同一转动轴线上，最外面 的转动轴套直接驱动整个手腕转动，中间的轴套驱 动斜置的中间关节运动，中心轴驱动第三个滚转关 节。 RRR型手腕制造简单，润滑条件好，机械效率高，应 用较为普遍。
机器人的构造和样式
机器人的构造和样式机器人是一种能够执行特定任务的智能设备，其构造和样式直接关系到其功能和应用领域。
本文将探讨机器人的基本构造和常见的样式。
一、机器人的基本构造机器人的构造由以下几个重要组成部分组成：1. 机械结构：机器人的机械结构包括框架、关节和驱动器。
其主要作用是提供支撑和运动功能，使机器人能够进行各种复杂的动作。
2. 传感器系统：机器人的传感器系统用于感知和理解周围环境。
常见的传感器包括摄像头、声音传感器、温度传感器等，这些传感器能够收集环境信息并将其转化为机器人可以理解的数据。
3. 控制系统：机器人的控制系统用于处理传感器信息，并相应地控制机器人执行任务。
控制系统通常由硬件和软件组成，硬件负责信号的输入和输出，而软件则负责分析和决策。
4. 动力系统：机器人的动力系统提供能量以支持机器人的运动和操作。
常见的动力来源有电池、液压和气压等。
总之，机器人的基本构造就是通过机械结构、传感器系统、控制系统和动力系统的紧密配合，互相依存，实现机器人的各种功能。
二、机器人的常见样式根据应用领域和功能需求的不同，机器人的样式多种多样。
以下是一些常见的机器人样式：1. 工业机器人：工业机器人主要用于代替人力完成重复、危险或精密的制造任务。
它们通常具有多关节、快速高效的特点，能够完成各种装配、焊接、搬运等工作。
2. 服务机器人：服务机器人旨在为人类提供各种服务，如清洁、照顾、导航等工作。
它们通常具有友好的外形设计和语音交互界面，以便与人类进行有效的沟通和合作。
3. 农业机器人：农业机器人用于农田作业，如播种、喷洒、收割等。
这些机器人通常具有高度自主性和精准的操作能力，能够根据农作物的生长情况和环境条件进行智能调整。
4. 医疗机器人：医疗机器人可以辅助医生进行手术、治疗和康复等工作。
它们通常具有精准的定位和操作能力，并能够提供实时的图像和数据反馈，使医生能够更好地进行治疗和决策。
除了以上几种样式外，还有很多其他类型的机器人，如教育机器人、探险机器人、家庭机器人等，它们都有不同的特点和应用领域。
机器人机械手的设计要求
机械手的设计要求机械手总体结构的类型工业机器人的结构形式主要有直角坐标结构，圆柱坐标结构，球坐标结构，关节型结构四种。
各结构形式及其相应的特点，分别介绍如下。
1.直角坐标机器人结构直角坐标机器人的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现的.由于直线运动易于实现全闭环的位置控制，所以，直角坐标机器人有可能达到很高的位置精度（μm级）。
但是，这种直角坐标机器人的运动空间相对机器人的结构尺寸来讲，是比较小的。
因此，为了实现一定的运动空间，直角坐标机器人的结构尺寸要比其他类型的机器人的结构尺寸大得多。
直角坐标机器人的工作空间为一空间长方体。
直角坐标机器人主要用于装配作业及搬运作业，直角坐标机器人有悬臂式，龙门式，天车式三种结构。
2.圆柱坐标机器人结构圆柱坐标机器人的空间运动是用一个回转运动及两个直线运动来实现的。
这种机器人构造比较简单，精度还可以，常用于搬运作业。
其工作空间是一个圆柱状的空间。
3. 球坐标机器人结构球坐标机器人的空间运动是由两个回转运动和一个直线运动来实现的。
这种机器人结构简单、成本较低，但精度不很高。
主要应用于搬运作业。
其工作空间是一个类球形的空间。
4. 关节型机器人结构关节型机器人的空间运动是由三个回转运动实现的。
关节型机器人动作灵活，结构紧凑，占地面积小。
相对机器人本体尺寸，其工作空间比较大。
此种机器人在工业中应用十分广泛，如焊接、喷漆、搬运、装配等作业，都广泛采用这种类型的机器人。
手臂的设计要求机器人手臂的作用，是在一定的载荷和一定的速度下，实现在机器人所要求的工作空间内的运动。
在进行机器人手臂设计时，要遵循下述原则；1.应尽可能使机器人手臂各关节轴相互平行；相互垂直的轴应尽可能相交于一点，这样可以使机器人运动学正逆运算简化，有利于机器人的控制。
2.机器人手臂的结构尺寸应满足机器人工作空间的要求。
工作空间的形状和大小与机器人手臂的长度，手臂关节的转动范围有密切的关系。
但机器人手臂末端工作空间并没有考虑机器人手腕的空间姿态要求，如果对机器人手腕的姿态提出具体的要求，则其手臂末端可实现的空间要小于上述没有考虑手腕姿态的工作空间。
机器人的结构形式及各类结构的特点
机器人的结构形式及各类结构的特点机器人是一种能够自动执行任务的人工智能设备，其结构形式可以根据任务需求和功能要求而有所不同。
下面将介绍几种常见的机器人结构形式，并详细阐述各类结构的特点。
一、串联式结构串联式结构是一种基本的机器人结构形式，其由多个刚性节段和关节连接而成。
每个关节都可以独立进行旋转或伸缩，从而实现多种姿态的变换和灵活的运动。
串联式结构的特点如下：1. 灵活性强：每个关节的自由度较高，机器人能够在复杂的工作场景中进行精确的操作。
2. 控制简单：每个关节独立控制，实现简单的运动控制算法，易于编程和控制。
3. 结构紧凑：串联式结构通常较为紧凑，适用于空间有限的场所。
二、并联式结构并联式结构是另一种常见的机器人结构形式，其由多个刚性节段和关节并列连接而成。
每个关节同时进行相同的运动，通常是平移或旋转。
并联式结构的特点如下：1. 承载能力强：多个关节同时进行相同运动，具有较高的负载能力，适用于需要承担较大力矩或重物的任务。
2. 高速性能优异：并联式结构的刚性较高，可以实现快速运动和高加速度的操作。
3. 精度较低：由于关节同时进行相同的运动，可能会产生累积误差，影响精确度。
三、并列式结构并列式结构是基于多个相同或类似的模块组成的机器人结构形式。
每个模块具有相同的结构和功能，可以实现协同工作。
并列式结构的特点如下：1. 高可靠性：由于采用模块化设计，当一个模块出现故障时，其他模块仍然能够继续工作，提高了机器人的可靠性。
2. 灵活性强：模块之间可以独立工作，使机器人具有较高的灵活性，能够适应不同的任务需求。
3. 维护成本高：并列式结构由多个相同模块组成，需要对每个模块进行维护和保养，增加了维护成本。
四、悬臂式结构悬臂式结构是一种具有悬臂部分的机器人结构形式。
悬臂部分一端连接控制装置，另一端用于执行任务。
悬臂式结构的特点如下：1. 较大工作空间：悬臂式结构的悬臂部分可以延长工作范围，使机器人能够在较大的空间内进行作业。
机器人的结构形式及各类结构的特点
机器人的结构形式及各类结构的特点摘要：如今机器人已被广泛应用于机械、印刷机械、汽车工业、食品生产工业、药品生产工业、电子工业、机器制造业和化妆品生产等行业，不同领域因其需要的多样性和特殊性，也导致机器人在结构形式上存在多样性和特殊性。
关键字：结构形式，结构坐标系2011302590173刘亚辉遥感信息工程学院一、引言机器人按ISO 8373定义为：位置可以固定或移动，能够实现自动控制、可重复编程、多功能多用处、末端操作器的位置要在3个或3个以上自由度内可编程的工业自动化设备。
这里自由度就是指可运动或转动的轴。
工业机器人按其结构形式及编程坐标系主要分类为关节型机器人、移动机器人、水下机器人和直角坐标机器人等。
按主要功能特征及应用分为移动机器人、水下机器人、洁净机器人、直角坐标机器人、焊接机器人、手术机器人和军用机器人等。
机器人学涉及到机器人结构，机器人视觉，机器人运动规划，机器人传感器，机器人通讯和人工智能等许多方面，不同用处的机器人涉及到不同的学科，下面仅对这些机器人的结构和应用进行简单介绍。
机器人按照结构坐标系特点方式分类可分为：直角坐标机器人，圆柱坐标型机器人，极坐标机器人，多关节机器人等。
机器人按照机身结构特点可分为：升降回转型机身结构，俯仰型机身结构，直移型机身结构，类人机器人机身结构等。
二、各种结构坐标系1、直角坐标系机器人直角坐标型机器人结构如图所示，它主要是以直线运动轴为主，各个运动轴通常对应直角坐标系中的X轴，Y轴和Z轴，一般X轴和Y轴是水平面内运动轴，Z轴是上下运动轴。
在一些应用中Z轴上带有一个旋转轴，或带有一个摆动轴和一个旋转轴。
在绝大多数情况下直角坐标机器人的各个直线运动轴间的夹角为直角。
直角坐标型机械手可以在三个互相垂直的方向上作直线伸缩运动，这类机械手各个方向的运动是独立的，计算和控制比较方便，但占地面积大，限于特定的应用场合，有较多的局限性。
2、圆柱坐标机器人圆柱坐标型机器人的结构如下图所示，R、θ和x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，x是垂直方向上手臂的位置。
机器人的机械结构
机器人的机械结构概述机器人的机械结构是指由各种零部件组成的，用于支撑机器人身体、传递运动和力量的框架和连接装置。
机械结构是机器人的基础，直接影响机器人的稳定性、灵活性和执行力。
本文将介绍机器人的机械结构的种类、设计原则和常用零部件。
机械结构种类机器人的机械结构可以分为刚性结构和柔性结构两种类型。
刚性结构刚性结构是指由刚性材料组成的，具有较高强度和刚度的结构。
刚性结构适用于需要精确运动和力量传递的场景。
常见的刚性结构包括铝合金框架、钢材支撑等。
刚性结构在机器人工业和军事领域广泛应用。
柔性结构柔性结构是指由弹性材料或具有一定弯曲能力的部件组成的结构。
柔性结构充分利用材料的柔韧性，可以实现机器人的柔软运动和机械灵活性。
常见的柔性结构包括聚合物弹性体、液体材料、软体机械构件等。
柔性结构适用于需要具有触觉、变形和适应性的场景。
设计原则机器人的机械结构设计需要考虑以下几个原则：1.强度和刚度：机械结构需要具有足够的强度和刚度，以承受机器人的运动、载荷和外界干扰。
在材料选择和结构设计上，需要考虑机械结构的受力分布和应力集中情况，以确保结构的稳定性和耐久性。
2.灵活性：机械结构需要具有一定的灵活性，以适应不同工作场景和任务需求。
灵活性可以通过使用柔性结构或可调节的连接件来实现。
同时，机械结构还应该考虑易于改装和扩展的设计，以便于后期功能的升级和增加。
3.重量和尺寸：机械结构应该尽可能轻量化和紧凑化，以减少机器人的整体重量和尺寸。
轻量化可以提高机器人的运动灵活性和功耗效率，同时降低机器人的成本和能源消耗。
4.可维护性和易装配：机械结构应该易于维护和维修，以减少机器人的停机时间和维护成本。
同时，机械结构应该采用模块化设计和标准化连接方式，以方便零部件的更换和装配。
常用零部件机器人的机械结构由各种零部件组成，下面介绍几种常见的机器人零部件：关节关节是机器人运动的基本单元，通过关节的转动实现机器人的运动灵活性。
常见的关节类型包括旋转关节、平移关节、万向关节等。
机器人行走结构
机器人行走结构的类型及特点一、移动机器人行走机构概述机器人行走机构按照其运动轨迹可分为固定式轨迹和无固定式轨迹两种。
固定式轨迹主要用于工业机器人，它是对人类手臂动作和功能的模拟和扩展；无固定轨迹就是指具有移动功能的移动机器人，它是对人类行走功能的模拟和扩展。
移动机器人的行走结构形式主要有：车轮式移动结构；履带式移动结构；步行式移动结构。
此外，还有步进式移动结构、蠕动式移动结构、混合式移动结构和蛇行式移动结构等，适合于各种特别的场合。
从移动机器人所处环境看，可以分为结构环境和非结构环境两类。
结构环境：移动环境是在轨道上（一维）和铺好的道路（二维）。
在这种场合，就能利用车轮移动结构。
非结构环境：陆上二维、三维环境；海上、海中环境；空中宇宙环境等原有的自然环境。
陆上建筑物的阶梯、电梯、间隙沟等。
在这样的非结构环境领域，可参考自然界动物的移动机构，也可以利用人们开发履带，驱动器。
例如：2足、4足、6足及多足等步行结构。
行走结构的设计对于移动机器人的工作效率有着至关重要的作用，选择适当、精巧的行走结构往往可以大大提高机器人的动作效率。
这就需要我们熟悉和了解不同机器人行走结构的类型及特点。
二、三种常见的行走结构1)车轮式移动结构两车轮：像自行车只有两个车轮的结构。
两车轮的速度、倾斜等物理量精度不高，因此进行机器人化，所需便宜、简单、可靠性高的传感器难以获得。
此外，两轮车制动时以及低速运行时也极不稳定。
三轮车：三轮移动结构是车轮式机器人的基本移动结构，其结构是后轮用两轮独立驱动，前轮用小脚轮构成组合。
这种结构的特点是结构组成简单，而且旋转半径可以从0到无限大，任意设定。
但是他的旋转中心是在连接两驱动轴的连线上，所以旋转半径即使是0，旋转中心也与车体的中心不一致。
四轮车：四轮车的驱动结构和运动基本上和三轮车相同。
和汽车一样，适合于高速行走，稳定性也好。
一般情况下，车轮式行走结构最适合平地行走，不能跨越高度，不能爬楼梯。
简述机器人的组成和分类
简述机器人的组成和分类机器人是一种能够执行程序化任务的自动化智能机器。
它由多个组件构成，如传感器、执行器、控制器、电源等，这些组件的不同组合形成了不同类型的机器人，下面将对机器人的组成和分类进行详细介绍。
一、机器人的组成1. 传感器传感器是机器人的感知器官，它能够感知外部环境的信息，如光线、声音、温度、压力、湿度、气体等。
传感器的种类很多，如光电传感器、声音传感器、温度传感器、压力传感器、湿度传感器、气体传感器等。
2. 执行器执行器是机器人的行动器官，它能够执行机器人的行动任务。
例如，在工业生产中，机器人需要装配、搬运、焊接、切割等，这些任务需要执行器来完成。
执行器的种类也很多，如电机、液压缸、气动缸、线性马达等。
3. 控制器控制器是机器人的大脑，它能够对机器人的传感器和执行器进行控制和协调。
控制器通常由一台计算机、控制器芯片、程序等组成，通过编程来实现机器人的控制。
4. 电源电源是机器人的能量来源，它能够为机器人提供电能或燃料。
电源的种类也很多，如电池、太阳能电池、燃料电池等。
二、机器人的分类机器人的分类可以从不同角度进行，下面将分别从应用领域、结构形式、控制方式、功能特点等四个方面进行介绍。
1. 应用领域根据机器人的应用领域，可以将机器人分为以下几类：（1）工业机器人：主要应用于制造业，如装配、搬运、焊接、切割等任务。
（2）服务机器人：主要应用于家庭、医疗、餐饮、教育等领域，如扫地机器人、陪护机器人、餐厅点餐机器人等。
（3）军事机器人：主要应用于军事领域，如侦察机器人、拆弹机器人、无人机等。
（4）特殊机器人：主要应用于特殊领域，如火星探测器、深海潜水器、太空机器人等。
2. 结构形式根据机器人的结构形式，可以将机器人分为以下几类：（1）轮式机器人：通过轮子进行移动，如巡逻机器人、清洁机器人等。
（2）腿式机器人：通过腿部进行移动，如人形机器人、四足机器人等。
（3）飞行机器人：通过飞行器进行移动，如无人机、飞行器等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
机器人的结构形式及各类结构的特点摘要：如今机器人已被广泛应用于机械、印刷机械、汽车工业、食品生产工业、药品生产工业、电子工业、机器制造业和化妆品生产等行业，不同领域因其需要的多样性和特殊性，也导致机器人在结构形式上存在多样性和特殊性。
关键字：结构形式，结构坐标系2011302590173刘亚辉遥感信息工程学院一、引言机器人按ISO 8373定义为：位置可以固定或移动，能够实现自动控制、可重复编程、多功能多用处、末端操作器的位置要在3个或3个以上自由度内可编程的工业自动化设备。
这里自由度就是指可运动或转动的轴。
工业机器人按其结构形式及编程坐标系主要分类为关节型机器人、移动机器人、水下机器人和直角坐标机器人等。
按主要功能特征及应用分为移动机器人、水下机器人、洁净机器人、直角坐标机器人、焊接机器人、手术机器人和军用机器人等。
机器人学涉及到机器人结构，机器人视觉，机器人运动规划，机器人传感器，机器人通讯和人工智能等许多方面，不同用处的机器人涉及到不同的学科，下面仅对这些机器人的结构和应用进行简单介绍。
机器人按照结构坐标系特点方式分类可分为：直角坐标机器人，圆柱坐标型机器人，极坐标机器人，多关节机器人等。
机器人按照机身结构特点可分为：升降回转型机身结构，俯仰型机身结构，直移型机身结构，类人机器人机身结构等。
二、各种结构坐标系1、直角坐标系机器人直角坐标型机器人结构如图所示，它主要是以直线运动轴为主，各个运动轴通常对应直角坐标系中的X轴，Y轴和Z轴，一般X轴和Y轴是水平面内运动轴，Z轴是上下运动轴。
在一些应用中Z轴上带有一个旋转轴，或带有一个摆动轴和一个旋转轴。
在绝大多数情况下直角坐标机器人的各个直线运动轴间的夹角为直角。
直角坐标型机械手可以在三个互相垂直的方向上作直线伸缩运动，这类机械手各个方向的运动是独立的，计算和控制比较方便，但占地面积大，限于特定的应用场合，有较多的局限性。
2、圆柱坐标机器人圆柱坐标型机器人的结构如下图所示，R、θ和x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，x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。
圆柱坐标型机械手有一个围绕基座轴的旋转运动和两个在相互垂直方向上的直线伸缩运动。
它适用于采用油压(或气压)驱动机构，在操作对象位于机器人四周的情况下，操作最为方便。
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，其结构如右图所示，R，θ和β为坐标系的坐标。
其中θ是绕手臂支撑底座垂直的转动角，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。
极坐标型机械手的动作形态包括围绕基座轴的旋转，一个回转和一个直线伸缩运动，其特点类似于圆柱型机械手。
4、多关节机器人如下图所示，它是以其各相邻运动部件之间的相对角位移作为坐标系的。
θ、α和Φ为坐标系的坐标，其中θ是绕底座铅垂轴的转角，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，所能达到区域的形状取决于两个臂的长度比例。
多关节型机械手最接近于人臂的构造。
它主要由多个回转或旋转关节所组成，一般都采用电机驱动机构。
运用不同的关节连接方式，可以完成各种复杂的操作。
由于具有占地面积小，动作范围大，空间移动速度快而灵活等特点，多关节型机械手在各种智能机器人中被广为采用。
下表总结了不同坐标结构机器人的特点。
三、各种机身结构机身是直接联接、支承和传动手臂及行走机构的部件。
它是由臂部运动(升降、平移、回转和俯仰)机构及有关的导向装置、支撑件等组成。
由于机器人的运动型式、使用条件、负载能力各不相同，所采用的驱动装置、传动机构、导向装置也不同，致使机身结构有很大差异。
一般情况下，实现臂部的升降、回转或或俯仰等运动的驱动装置或传动件都安装在机身上。
臂部的运动愈多，机身的结构和受力愈复杂。
机身既可以是固定式的，也可以是行走式的，即在它的下部装有能行走的机构，可沿地面或架空轨道运行。
常用的机身结构：升降回转型机身结构，俯仰型机身结构，直移型机身结构，类人机器人机身结构。
1、臂部结构（1）手臂部件(简称臂部)是机器人的主要执行部件，它的作用是支撑腕部和手部，并带动它们在空间运动。
机器人的臂部主要包括臂杆以及与其伸缩、屈伸或自转等运动有关的构件，如传动机构、驱动装置、导向定位装置、支撑联接和位置检测元件等。
此外，还有与腕部或手臂的运动和联接支撑等有关的构件、配管配线等。
根据臂部的运动和布局、驱动方式、传动和导向装置的不同可分为：伸缩型臂部结构，转动伸缩型臂部结构，驱伸型臂部结构，其他专用的机械传动臂部结构。
（2）机身和臂部的配置形式：机身和臂部的配置形式基本上反映了机器人的总体布局。
由于机器人的运动要求、工作对象、作业环境和场地等因素的不同，出现了各种不同的配置形式。
目前常用的有如下几种形式：横梁式，立柱式，机座式，驱伸式2、手腕结构手腕是联接手臂和手部的结构部件，它的主要作用是确定手部的作业方向。
因此它具有独立的自由度，以满足机器人手部完成复杂的姿态。
要确定手部的作业方向，一般需要三个自由度，这三个回转方向为：臂转绕小臂轴线方向的旋转；手转使手部绕自身的轴线方向旋转；腕摆使手部相对于臂进行摆动。
腕部结构的设计要满足传动灵活、结构紧凑轻巧、避免干涉。
机器人多数将腕部结构的驱动部分安排在小臂上。
首先设法使几个电动机的运动传递到同轴旋转的心轴和多层套筒上去。
运动传入腕部后再分别实现各个动作。
在用机器人进行精密装配作业中，当被装配零件的不一致、工件的定位夹具、机器人的定位精度不能满足装配要求时，会导致装配困难。
这就提出了柔顺性要求。
柔顺装配技术有两种：一种是从检测、控制的角度，采取各种不同的搜索方法，实现边校正边装配。
一种是从机械结构的角度在手腕部配置一个柔顺环节，以满足柔顺装配的要求。
3、手部结构机器人的手部是是最重要的执行机构，从功能和形态上看，它可分为工业机器人的手部和仿人机器人的手部。
常用的手部按其握持原理可以分为夹持类和吸附类两大类。
（1）夹持类夹持类手部除常用的夹钳式外，还有脱钩式和弹簧式。
此类手部按其手指夹持工件时的运动方式不同又可分为手指回转型和指面平移型。
○1夹钳式：夹钳式是工业机器人最常用的一种手部形式,一般夹钳式由以下几部分组成:手指，传动机构，驱动装置，支架等。
○2钩拖式：（如下图中的弹簧式手部）主要特征是不靠夹紧力来夹持工件，而是利用手指对工件钩、拖、捧等动作来拖持工件。
应用钩拖方式可降低驱动力的要求，简化手部结构，甚至可以省略手部驱动装置。
它适用于在水平面内和垂直面内作低速移动的搬运工作，尤其对大型笨重的工件或结构粗大而质量较轻且易变形的工件更为有利。
（2）吸附类○1气吸式：气吸式手部是工业机器人常用的一种吸持工件的装置。
它由吸盘（一个或几个）、吸盘架及进排气系统组成，具有结构简单、重量轻、使用方便可靠等优点。
广泛应用于非金属材料（如板材、纸张、玻璃等物体）或不可有剩磁的材料的吸附。
气吸式手部的另一个特点是对工件表面没有损伤，且对被吸持工件预定的位置精度要求不高；但要求工件上与吸盘接触部位光滑平整、清洁，被吸工件材质致密，没有透气空隙。
气吸式手部是利用吸盘内的压力与大气压之间的压力差而工作的。
按形成压力差的方法，可分为真空气吸、气流负压气吸、挤压排气负压气吸。
○2磁吸式：磁吸式手部是利用永久磁铁或电磁铁通电后产生的磁力来吸附工件的，其应用较广。
磁吸式手部与气吸式手部相同，不会破坏被吸收表面质量。
磁吸收式手部比气吸收式手部优越的方面是：有较大的单位面积吸力，对工件表面粗糙度及通孔、沟槽等无特殊要求。
（3）仿人机器人的手部目前，大部分工业机器人的手部只有２个手指，而且手指上一般没有关节。
因此取料不能适应物体外形的变化，不能使物体表面承受比较均匀的夹持力，因此无法满足对复杂形状、不同材质的物体实施夹持和操作。
为了提高机器人手部和手腕的操作能力、灵活性和快速反应能力，使机器人能像人手一样进行各种复杂的作业，就必须有一个运动灵活、动作多样的灵巧手，即仿人手。
（如下给出的一些仿人机器人手部）四、应用和展望每种机器人都有其特殊性和优势，适用特定的行业或作业。
也有把关节机器人安装在大的直线运动平台上来扩大工作区域和完成更多的任务。
为了克服直角坐标机器人不易深入细长空间区域内工作，德国百格拉公司成功组合成了多种结构的悬臂式直角坐标机器人及在直角坐标机器人的Z轴上加上500mm的摆动轴和上下升降轴，有时还在Z轴上加上一个转动轴和摆动轴构成5轴机器人，还把不同结构形式的直角坐标机器人组合成多种集抓取，搬运，处理和最后抓取运走功能于一体的机器人工作中心。
在德国就有大大小小50多家直角坐标机器人生产企业，他们20多年的努力使得直角坐标机器人比关节式机器人有更广泛的应用。
例如在西方发达国家被广泛用来执行焊接、搬运、上下料、包装、码垛、拆垛、检测、探伤、分类、装配、贴标、喷码、涂胶和切割等一系列工作。
深受包装机械、印刷机械、汽车工业、食品生产工业、药品生产工业、电子工业、机器制造业和化妆品生产等行业的好评。
随着自动化程度、环保要求、卫生规定、生产效率、人员素质和人工费用的提高，直角坐标机器人在中国也必将被各行各业广泛采用。
参考文献：[1]李团结《机器人技术》电子工业出版社2009.10[2]蔡自兴《机器人学》清华大学出版社2009.6[3] 百度百科。