机器人的机械结构介绍(PPT课件)
合集下载
工业机器人的组成PPT课件
2019/9/22
19
四、传感部分 2. 机器人-环境交互系统
• 机器人-环境交互系统实现工业机器人与外部环境中 的设备相互联系和协调的系统。
• 工业机器人与外部设备集成为一个功能单元, 如加工制造 单元、多台机器人、多台机床或设备、多个零件存储装 置等集成为一个去执行 复杂任务的功能单元。
2019/9/22
2019/9/22
17
用途
机器人的精确控制
检测的信息
位置、角度、速度、加速度、姿 态、方向等
内部传感器
所用传感器
微动开关、光电开关、差动变压 器、编码器、电位计、旋转变压 器、测速发电机、加速度计、陀 螺、倾角传感器、力（或力矩） 传感器
2019/9/22
18
用途
了解在工件、环境或机器人在环境中的状态、 对工件的灵活、有效的操作
• 伺服控制器控制各个关节的驱动器。
2019/9/22
16
四、传感部分 1. 感受系统
• 感受系统包括内部检测系统与外部检测系统两部分。
• 内部检测系统的作用就是通过各种检测器，检测执行机构的运动境况，根 据需要反馈给控制系统，与设定值进行比较后对执行机构进行调整以保证 其动作符合设计要求。
• 外部检测系统检测机器人所处环境、外部 物体状态或机器人与外部物体的关系。
工业机器人的组成
Hale Waihona Puke 主要内容• 系统组成 • 机械部分 • 控制部分 • 传感部分
2019/9/22
2
一、系统组成
• 工业机器人由国际标准化组织正式定义为“自动控制的可重复编程的多功 能机械手”。
• 根据系统结构特点，工业机器人由三大部分6个子系统组成。
机器人课程ppt课件(2024)
当前面临挑战分析
01 02
技术瓶颈
机器人技术涉及多个领域，如机械、电子、计算机等，技术集成度高， 目前仍存在许多技术瓶颈，如机器视觉、语音识别等方面的准确性问题 。
法规政策
机器人产业的法规政策尚不完善，涉及安全、隐私等方面的法律法规缺 失，给产业发展带来一定的不确定性。
03
市场应用
机器人市场应用广泛，但不同领域的需求差异大，定制化程度高，如何
国外研究现状
日本、美国、欧洲等发达国家在机器人领域的研究处于领先 地位，拥有众多知名的机器人企业和研究机构。这些国家在 工业机器人、服务机器人、特种机器人等领域都有较为成熟 的应用和产业化经验。
发展历程及未来趋势
发展历程
机器人的发展历程经历了从第一代示教再现型机器人到第二代感觉型机器人，再到第三 代智能型机器人的演变。随着人工智能技术的不断发展，机器人的智能化水平不断提高
02
03
内部传感器
检测机器人自身状态，如 位置、速度、加速度等。
外部传感器
检测外部环境信息，如距 离、温度、声音、光线等 。
传感器融合技术
将多个传感器的信息进行 融合处理，提高检测精度 和鲁棒性。
控制技术
开环控制
根据预设的指令或程序， 对机器人进行精确控制。
闭环控制
通过反馈机制，实时调整 机器人的行为，以达到预 期目标。
校企合作
与企业合作，引入先进技术和资源，为学生提供更多实践机会和就业渠道
社区互动
利用社区资源，开展线上线下交流活动，拓宽学生视野和交际圈
优秀案例展示和评价标准探讨
案例一
学生自主研发智能小车，实现自动寻 迹、避障等功能
案例二
学生利用Python编程实现人脸识别系 统，应用于校园安全管理
机器人ppt课件
算法与模型
控制算法
机器学习与深度学习模型
用于实现机器人的运动控制，如PID 控制、模糊控制等。
用于提高机器人智能水平，如物体分 类、语义分割等。
感知算法
处理机器人感知数据，如目标检测、 跟踪、辨认等。
05
机器人的未来发展
技术发展趋势
人工智能技术
随着机器学习、深度学习等人工 智能技术的不断发展，机器人将 具备更高级的认知和决策能力， 实现更精准、高效的任务执行。
技术伦理
随着机器人具备更高级的认知能力，技术伦理问题逐渐凸显，需要 关注人权、道德和责任等方面的问题。
06
机器人案例分析
家用服务机器人
家庭清洁机器人
负责家庭地面清洁工作，具备自主导航、避障和 智能控制功能，提高家庭清洁效率。
智能音箱
作为智能家居的控制中心，提供语音助手服务， 实现家电控制、信息查询和娱乐等功能。
交互技术
交互技术
使机器人能够与人或其他智能体进行交流和 互动。
自然语言处理
让机器人能够理解人类自然语言文本指令， 进行文本分析和语义理解。
语音辨认与合成
让机器人能够辨认和理解人类语音指令，并 生成语音反馈。
人机交互
通过触摸屏、手势辨认等技术，实现人机交 互，提高机器人的易用性和用户体验。
03
机器人的硬件结构
机器人ppt课件
汇报人：
xx年xx月xx日
• 机器人概述 • 机器人的关键技术 • 机器人的硬件结构 • 机器人的软件系统 • 机器人的未来发展 • 机器人案例分析
目录
01
机器人概述
机器人的定义与分类
定义
机器人是一种能够自动执行任务 的机器系统，具有感知、思考、 动作三个基本要素。
机器人介绍 PPT课件
机器人介绍
1
内容提要
• 机器人定义 • 机器人的发展历程 • 机器人的特点 • 机器人的分类 • 机器人系统的基本结构 • 机器人学的研究领域 • 机器人的发展方向
2
机器人定义
国际标准化组织(ISO)的定义：“机器人是一种自动的、 位置可控的、具有编程能力的多功能机器，这种机器具 有几个轴，能够借助于可编程序操作来处理各种材料、 零件、工具和专用装置，以执行种种任务。”
12
机器人学的研究领域
➢自动规划与调度 ❖环境模型的描述 ❖任务规划与路径规划 ❖协调操作与运动规划 ❖任务协商与调度 ❖制造（加工）系统中的机器人调度 ❖非结构环境下的规划
13
机器人学的研究领域
➢计算机系统 ❖智能机器人控制计算机系统的体系结构 ❖通用与专用的机器人计算机语言 ❖神经计算机与并行处理 ❖人机通讯 ❖多智能体系统
10
机器人系统的基本结构
关节式机械系统 内
变速机构 传
感
执行装置
器
交互作用
外
环境
传 感
器
内传感信息 计 控 算制 机器
外 传 感 信 息
)
(
机器人模型 环境模型 工作任务 控制算法
计算机语言
任务
任务
内传感信息
控制器
执行机构
外传感信息
环境
11
机器人学的研究领域
➢驱动、建模与控制 ❖超低惯性驱动电机 ❖直接驱动与交流驱动，伺服驱动 ❖控制机理（理论）：分级递阶控制、专家控制、 神经网络控制、预测控制等 ❖控制系统：结构体系、控制器 ❖在线控制与实时控制 ❖视觉控制与声音控制、语音控制等
❖运用传感器感测环境的能力； ❖分析任务空间和执行操作规划的能力； ❖自动指令模式能力。
1
内容提要
• 机器人定义 • 机器人的发展历程 • 机器人的特点 • 机器人的分类 • 机器人系统的基本结构 • 机器人学的研究领域 • 机器人的发展方向
2
机器人定义
国际标准化组织(ISO)的定义：“机器人是一种自动的、 位置可控的、具有编程能力的多功能机器，这种机器具 有几个轴，能够借助于可编程序操作来处理各种材料、 零件、工具和专用装置，以执行种种任务。”
12
机器人学的研究领域
➢自动规划与调度 ❖环境模型的描述 ❖任务规划与路径规划 ❖协调操作与运动规划 ❖任务协商与调度 ❖制造（加工）系统中的机器人调度 ❖非结构环境下的规划
13
机器人学的研究领域
➢计算机系统 ❖智能机器人控制计算机系统的体系结构 ❖通用与专用的机器人计算机语言 ❖神经计算机与并行处理 ❖人机通讯 ❖多智能体系统
10
机器人系统的基本结构
关节式机械系统 内
变速机构 传
感
执行装置
器
交互作用
外
环境
传 感
器
内传感信息 计 控 算制 机器
外 传 感 信 息
)
(
机器人模型 环境模型 工作任务 控制算法
计算机语言
任务
任务
内传感信息
控制器
执行机构
外传感信息
环境
11
机器人学的研究领域
➢驱动、建模与控制 ❖超低惯性驱动电机 ❖直接驱动与交流驱动，伺服驱动 ❖控制机理（理论）：分级递阶控制、专家控制、 神经网络控制、预测控制等 ❖控制系统：结构体系、控制器 ❖在线控制与实时控制 ❖视觉控制与声音控制、语音控制等
❖运用传感器感测环境的能力； ❖分析任务空间和执行操作规划的能力； ❖自动指令模式能力。
机器人ppt(共21张PPT)
送给操作人员。 (2) 凿岩机器人。这种机器人可以利用传感器 来确定巷道的上缘，这样就可以自动瞄准巷 道缝，然后把钻头按规定的间隔布置好，钻 孔过程用微机控制，随时根据岩石硬度调整 钻头的转速、力的大小以及钻孔的形状，这 样可以大大提高生产率，人只要在平安的地 方监视整个作业过程就行了。
(3) 井下喷浆机器人。井下喷浆作业是一项繁 重且危害人体健康的作业，目前这种作业主 要由人操作机械装置来完成，缺陷很多。采 用喷浆机器人不仅可以提高喷涂质量，也可 以将人从恶劣和繁重的作业环境中解放出来。 (4) 瓦斯、地压检测机器人。瓦斯和冲击地压 是井下作业中的两个不平安的自然因素，一 旦发生突然事故，那么相当危险，
先兆，采取相应的预防措施。 柔性特征：对作业具有广泛适应性
机器人学是人们设计和应用机器人的技术和知识。 柔性特征：对作业具有广泛适应性 机器人学是一门交叉学科，它得益于机械工程、电气与电子工程、计算机科学、生物学以及其他许多学科。
此外，在食品工业、核工业等行业中也已 其结构简单，无独立控制系统，造价低廉，如附设在加工中心机床上的自动换刀机械手。
动作平稳可靠，运行速度快，称重精度高，缝口位置准确，码垛垛形整齐。 (2) 凿岩机器人。 动作平稳可靠，运行速度快，称重精度高，缝口位置准确，码垛垛形整齐。
围 大 ， 定 位 精 度 高 ， 通 用 性 强 ， 适 用 于 不 断 哈工大博实公司自主开发的“自动包装机器人码垛生产线〞应用于大庆石化公司10万吨/年聚丙烯生产装置，全线实现了自动运行，
南京金城机械在其125-7D车架的生产线上 使用了7台机器人用于焊接和切割，提高了 产品的一致性。
2) 在电子、家电行业中的应用 机器人的应用改变了韵声集团八音琴全靠手工
装配的历史，提高了企业形象，积累了经验， 培养了人才，为企业的下一步开展打下了根 底。 3) 在石化行业中的应用 哈工大博实公司自主开发的“自动包装机器人 码垛生产线〞应用于大庆石化公司10万吨/ 年聚丙烯生产装置，全线实现了自动运行，
工业机器人简介ppt课件
● 自由度
一个简单的刚体一般有六 个自由度，沿着坐标轴的三 个平移运动；绕着坐标轴的 三个旋转运动。
当两物体间由于建立接关 系而不能进行的移动或转动 则一物体相对另外一个物体 就失去一个自由度。
刚体的六个自由度
02工业机器人的结构与特点
● 自由度
例如，要把一个球放到空 间某个给定位置，有三个自 由度就足够了(见图a)。又如， 要对某个旋转钻头进行定位 与定向，就需要五个自由度， 这个钻头可表示为某个绕着 它的主轴旋转的圆柱体(见 图b)。
scara机器人传动示意图
03搬运机器人-SCARA
● 基本结构
设计中大臂和小臂均采用谐波减速器和推力 向心交叉短圆柱滚子轴承结构,其刚度高,能承 受轴向压力与径向扭矩，缩短传动链,简化结 构设计。
末端的主轴相对线速度大，对质量与惯性敏 感，传动要求同时实现绕Z轴的直线运动和回 转运动。
采用步进电机3→同步齿形带→丝杠螺母→ 主轴,实现绕Z轴的直线运动;采用步进电机4→ 同步齿形带→花键→主轴,实现绕Z轴的回转运 动。
03搬运机器人-SCARA
● 轨迹规划
轨迹规划一般有2种常用的方法,既可在关节 空间中进行,也可在笛卡尔空间中进行。
03搬运机器人-SCARA
● 轨迹规划-关节空间的轨迹规划
机器人各关节在关节空间的路径用关节角的 时间函数描述。
SCARA机器人具有4个关节,因此需要分别 求出经过所有路径点的4个平滑函数。
01背景
机器人相关刊物：
《机器人》、《机器人技术》、《Robotics Rcsearch》 、《Robotica》和 《Robotics and Automation》
02
工业机器人的结构与特点
工业机器人的组成ppt课件
部运动。
腰部：立柱，是 支撑手臂的部件，
其作用是带动臂 7
二、机械部分 2. 驱动—传动装置
工业机器人的驱动系统包括驱动器和传动 机构两部分，它们通常与执行机构连成机 器人驱本动体系统。
驱动器 传动机构
8
二、机械部分
2. 驱动—传动装置 工业机器人
驱动器通常有：
➢ 电机驱动：直流伺服电机、 步进电机、交流伺服电机。
传动机构常用的有：谐波减速器、滚珠丝 杆、链、带以及各种齿轮系。
传动机构 谐波传动 螺旋传动 链传动 带传动 齿轮传动
12
二、机械部分 2. 驱动—传动装置
- 由谐波发生器（椭圆形凸轮 及薄壁轴承）、柔轮（在柔 性材料上切制齿形）以及与 它们啮合的钢轮构成的传动 机构
13
三、控制部分 1. 人机交互系统
驱动器
➢ 液压驱动； ➢ 气动驱动。
各种电、液、气装置
9
驱动器
直动 气缸
气动
气动 马达
气爪
液压
液压 液压 马达 缸
直流 伺服 电动 机
电动
交流 伺服 电动 机
步进 电动 机
电液 气综 合驱 动
10
直流伺服电机与驱动放大器
交流伺服电机
驱动放大器
直流无刷电机
步进电机
直驱电机
11
二、机械部分 2. 驱动—传动装置
18
四、传感部分 2. 机器人-环境交互系统
机器人-环境交互系统实现工业机器人与 外部环境中的设备相互联系和协调的系统。
工业机器人与外部设备集成为一个功能单元, 如加工制造单元、多台机器人、多台机床或 设备、多个零件存储装置等集成为一个去执 行 复杂任务的功能单元。
工业机器人技术-工业机器人机械结构ppt课件
上臂
☞ 见P61、图3.3-10
电机
减速器 上臂
下臂
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
❖ 大型机器人结构1
☞ S轴采用同步皮带传动、手腕电机后置（后驱）
目的：
✓ 减小S轴电机； ✓ 平衡上臂重力； ✓ 提高结构稳定性。
☞ 见P43、图3.1-11, P45、图3.1-13
B/T电机位置 上臂回转
B/T电机位置
腕部回转
前驱
后驱
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
前驱特点 ✓ 结构简单、外形紧凑； ✓ 传动链短、传动精度高； ✓ 电机规格受限，承载能力低，适合小型机器人； ✓ 电机安装空间小、散热差，维修困难； ✓ 上臂前端重量大、重心远，结构稳定性差。
减速器
手腕电机
S轴电机 同步皮带
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
❖ 大型机器人结构2
☞ S轴采用同步皮带传动、上臂连杆驱动
目的：
✓ 减小S、U轴电机； ✓ 降低机器人重心； ✓ 提高结构稳定性。
❖ 典型结构剖析1（前驱）
R轴
☞ 见P64、图3.3-14
连接轴
减速器
电机
上臂回转段 上臂固定段
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
☞ 见P61、图3.3-10
电机
减速器 上臂
下臂
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
❖ 大型机器人结构1
☞ S轴采用同步皮带传动、手腕电机后置（后驱）
目的：
✓ 减小S轴电机； ✓ 平衡上臂重力； ✓ 提高结构稳定性。
☞ 见P43、图3.1-11, P45、图3.1-13
B/T电机位置 上臂回转
B/T电机位置
腕部回转
前驱
后驱
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
前驱特点 ✓ 结构简单、外形紧凑； ✓ 传动链短、传动精度高； ✓ 电机规格受限，承载能力低，适合小型机器人； ✓ 电机安装空间小、散热差，维修困难； ✓ 上臂前端重量大、重心远，结构稳定性差。
减速器
手腕电机
S轴电机 同步皮带
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
❖ 大型机器人结构2
☞ S轴采用同步皮带传动、上臂连杆驱动
目的：
✓ 减小S、U轴电机； ✓ 降低机器人重心； ✓ 提高结构稳定性。
❖ 典型结构剖析1（前驱）
R轴
☞ 见P64、图3.3-14
连接轴
减速器
电机
上臂回转段 上臂固定段
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
工业机器人组成及工作原理ppt课件
• 存储：保存示教信息。 • 再现：根据需要，读出存储的示教信息向机器人发出重复动作
的命令。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
控制信息
• 顺序信息：各种动作单元（包括机械手和外围设备）按动作先 后顺序的设定、检测等。
±(0.01 ±(0.01 ±(0.2~ ~0.5) ~0.5) 0.5)
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
分辨率
是指机器人每根轴能够实现的最小移动距离或最小转动 角度。精度和分辨率不一定相关。
“遥控”方式：由人用有线或无线遥控器控制机器人在人难以 到达或危险的场所完成某项任务。如防暴排险机器人、军用机 器人、在有核辐射和化学污染环境工作的机器人等。
“自主控制”方式：是机器人控制中最高级、最复杂的控制方 式，它要求机器人在复杂的非结构化环境中具有识别环境和自 主决策能力，也就是要具有人的某些智能行为。
控制系统的组成 工业机器人的控制系统一般分为上、下两个控制层次：
下上级—实组时织控级制级
动前轨运它其迹动根任或情据务适况机是当，器将的综人期操合动望作出力的，适学任并当特务随的性转时命及化检令机为测，器运机驱人动当 器机人器各人部机分构的完运成动指及定工的作运情动况和，操处作理。 意外事件。
24
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
的命令。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
控制信息
• 顺序信息：各种动作单元（包括机械手和外围设备）按动作先 后顺序的设定、检测等。
±(0.01 ±(0.01 ±(0.2~ ~0.5) ~0.5) 0.5)
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
分辨率
是指机器人每根轴能够实现的最小移动距离或最小转动 角度。精度和分辨率不一定相关。
“遥控”方式：由人用有线或无线遥控器控制机器人在人难以 到达或危险的场所完成某项任务。如防暴排险机器人、军用机 器人、在有核辐射和化学污染环境工作的机器人等。
“自主控制”方式：是机器人控制中最高级、最复杂的控制方 式，它要求机器人在复杂的非结构化环境中具有识别环境和自 主决策能力，也就是要具有人的某些智能行为。
控制系统的组成 工业机器人的控制系统一般分为上、下两个控制层次：
下上级—实组时织控级制级
动前轨运它其迹动根任或情据务适况机是当，器将的综人期操合动望作出力的，适学任并当特务随的性转时命及化检令机为测，器运机驱人动当 器机人器各人部机分构的完运成动指及定工的作运情动况和，操处作理。 意外事件。
24
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
《工业机器人基础》课件
驱动系统
总结词
驱动系统是工业机器人的动力来源， 负责提供机械动作所需的力矩和速度 。
详细描述
驱动系统通常由电机、减速器和传动 装置组成，能够根据控制系统的指令 快速准确地驱动机器人完成各种动作 。
03
CATALOGUE
工业机器人编程与控制
编程语言与工具
01
编程语言选择
02
介绍工业机器人编程中常用的编程语言，如C、Python等，以及选择 编程语言时应考虑的因素，如易用性、功能性和性能等。
《工业机器人基础 》ppt课件
目录
• 工业机器人概述 • 工业机器人基本结构 • 工业机器人编程与控制 • 工业机器人应用案例 • 工业机器人发展趋势与挑战
01
CATALOGUE
工业机器人概述
定义与分类
定义
工业机器人是一种可编程、多用途、 能在三维空间完成规定作业或移动作 业的工业装置，能够通过连续轨迹控 制或末端执行器来执行作业。
工业机器人在焊接中的应用包括点焊、弧焊等多种焊接方式。通过高精度的定位和稳定的焊接技术， 工业机器人能够实现高质量的焊接效果，提高焊接效率，减少焊接缺陷，降低生产成本。
搬运应用
总结词
搬运应用是工业机器人常见的应用场景之一，主要用于自动化物料搬运，提高生产效率 和降低劳动强度。
详细描述
工业机器人在搬运中的应用包括将物料从一个地方移动到另一个地方，如上下料、装卸 等。通过高精度的定位和稳定的搬运技术，工业机器人能够快速、准确地完成搬运任务
，提高生产效率，降低劳动强度和生产成本。
检测应用
总结词
检测应用是工业机器人重要的应用领域 之一，主要用于自动化检测生产线，提 高检测效率和准确性。
- 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)。
2.2 机器人的主要技术参数
设计机器人，首先确定机器人的技术参 数，再确定机械结构、坐标形式和传动装置.
1、自由度：物体对于坐标系进行独立运 动的数目。
自由度的多少由机器人的机械结构决定， 一般以沿轴线和绕轴线转动的独立运动数表 示（末端执行器的动作不包括）。
自由度数越多，越接近人手的动作机能， 通用性好，动作灵活，但结构复杂，整体性 要求高，两者互相矛盾。
机器人本体是机器人的重要组成部分， 是所有的计算、分析、控制和编程的基 础，最终要通过本体的运动和动作完成 特定的任务。
机器人的本体各部分的结构、材料的 选择直接影响整体性能。
典型的工业机器人仅仅实现了人类胳膊 和手的某些功能，也称为机器人杆机构，它的 基本结构是将机构学中的杆件（link）和运 动副（Pair）相互链接而构成的运动链。
2 机器人的分类
按照从低级→高级的发展程度可分为三类
•可编程机器人 •感知机器人 •智能机器人
按照结构形态、负载能力分
•超大型机器人：负载能力 1000 kg 以上 •大型机器人：100-1000 kg之间 •中型机器人：10-100 kg之间 •小型机器人：0.1-10 kg之间 •超小型机器人：0.1 kg 以下
CP控制机器人（连续轨迹伺服控制机器人） 除了对起点和终点的要求以外，还对运动轨迹的中间 各点有要求的控制方式，如弧焊机器人就是典型的 CP控制机器人。 PTP控制机器人（点位控制机器人） 只对手部末端的起点和终点位置有要求，而对起点和 终点的中间过程无要求的控制方式，如点焊机器人就 是典型的PTP控制机器人．
感知系统收集机器人内部状态和外部环境 信息
控制系统从计算机接收指令，控制驱动器 的动作，并与传感器反馈信息协调机器人 运动
工业机器人-环境交互系统实现工业机器人 与外部环境的设备互相连接和协调的系统
人机交互系统是使操作人员参与计算机控 制并与机器人进行联系的装置、指令给定 装置和信息显示装置
机器人自由度一般为4～6个，7个以上是 冗余自由度。
2、工作空间： 机器人运动时手臂或手部 安装点的空间活动的最大范围。不包括手本 身到达的区域。
3、工作载荷：在规定的性能范围内，机 械接口处能承受的最大负载量。
4、工作速度：机器人在工作载荷下，匀 速运动过程中，机械接口中心或工具中心的 最大速度。
按照应用领域
工业机器人、农业机器人、军事机器人、 医用机器人、空间机器人、水下机器人
按照驱动方式
•液压驱动：机构紧凑、力大、运行平稳，密封 要求高 •气压驱动：结构简单造价低，负荷能力小 •电动驱动：结构简单紧凑，控制灵活 •新型：记忆合金、人工肌肉、压电
按控制方式分类(4种)
伺服控制机器人：用伺服手段，包括位置、力等 伺服方法进行控制的机人 非伺服控制机器人：采用伺服以外的手段，如顺 序控制、定位开关控制等进行控制的机器人，机器 人无法确定自身位置
第二章 机器人的机械结构
2.1 机器人的组成和分类
1 机器人的组成
机器人的机械结构、控制方式、驱动方式 或传感器千差万别，但多数机器人由4个主 要部件：机械部分，传感器，控制器，液压、 气压、电力驱动源
机械系统是具有传动执行装置的机械，由 臂、关节和末端执行装置组成
驱动系统为个部分提供动力，有4种
5、控制方式：机器人用于轴的控制方式，
伺服/非伺服,PTP/CP
6、驱动方式：关节执行器的动力源形式
7、精度、重复精度、分辨率：用来定义机 器人手部的定位能力。
▪ 分辨率 指机器人每根轴能够实现的最小移动距离 或最小转动角度。
▪ 精度 指机器人到达指定点的精确程度。它与机器 人驱动器的分辨率及反馈装置有关。
移动1 移动2
回转机构 旋转1 旋转2
（2）5种典型机器人的机构简图 直角坐标机器人：3个直线运动
圆柱坐标机器人： 1个回转运动，2个直线运动
球坐标（极坐标）机器人： 2个转动， 1个直线运动
关节坐标机器人：3个转动自由度
SCARA机器人：2个旋转运动， 1个直线运动
机器人 关节1 关节2
直角坐标 P
P
圆柱坐标 R
P
球坐标
R
R
SCARA
R
R
关节坐标 R
R
关节3 转动关节数
P
0
P
1
P
2
P
2
R
3
刚体在三维空间中有6个自由度，机器 人要完成任意动作，需要6个自由度，工 业机器人的运动由手臂和手腕运动组合 而成，通常手臂有3个关节，用来改变手 腕参考点的位置，手腕有3个关节，改变 手爪的姿态
▪ 重复精度 指机器人重复到达同样位置的精确程度 。它不仅与机器人驱动器的分辨率及反馈装置有 关，还与传动机构的精度及机器人的动态性能有 关。
2.3 机器人的机械结构与运动
1、机器人机械结构的组成 机器人本体通常有以下各部组成 （1）机身：基础部分起支撑作用 （2）臂部：连接机身和手腕 （3）手腕：连接手和手臂 （4）手部：手爪或末端执行器
开式、半闭式、闭式运动链
Stewart机构是典型的并联机 器人．末端执行器的位置和姿 态可由6个直线油缸的行程长度 所决定，油缸的一端与基座通 过二自由度的万向连轴节(铰链) 相连，另一端(连杆)由三自由度 的球—套关节(球面副)与末端执 行器相连．这种机器人手臀的 三个自由度与手腕的三个自由 度集成在一起，具有闭环机构 的共同特点：刚度高，但连杆 的运动范围十分有限。
3、机器人本体设计原则
（1）按用户要求优化工作空间相关参数
（2）优选材料、结构、工艺、提高速度及精度
•材料选择：运动部分质量轻、强度高、弹性模量 （刚度）大、价格经济，常用结构钢、铝合金、陶 瓷、复合材料、纤维增强合金 （3）应用机电一体化思想提高功能价格比
按机器人控制器的信息输入方式来分
程序机器人 操纵机器人 示教再现机器人 智能机器人
按代替人的器官方式来分
遥控操作机器人 视觉机器人 移动机器人
按坐标形式分
3 机器人机构运动简图
定义：用机构与运动图形符号表示机器人 机械臂、手腕和手指等运动机能的图形。 目的：分析和记录机器人各种运动及运动 组合 （1）常见图形符号