2机器人的组成结构

? 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。
? 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。
腰部 基座
控制柜
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相关术语及性能指标
关节（Joint ）：即运动副，允许机器人手臂各零件之间发生相 对运动的机构。
连杆（Link ）：机器人手臂上 被相邻两关节分开的部分。
刚度（Stiffness）：机身或臂部在外力作用下抵抗变形的能力 。 它是用外力和在外力作用方向上的变形量（位移）之比来度量。
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：
１）伸缩型臂部结构 ２）转动伸缩型臂部结构 ３）驱伸型臂部结构 ４）其他专用的机械传动臂部结构
３．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：
2.1机械手的操作动作
? 机械手的动作形态是由三种不同的单动作 ——旋 转、回转、伸缩组合而成的。
? 旋转和回转是指运动机构产生相对运动。 旋转是 转动部件的轴线和转动轴同轴 ；回转是转动部件 的轴线与转动轴不同轴 。
? 伸缩是指运动机构产生直线运动。
2.2机械手的坐标形式和自由度
（1）根据单元动作组合方式的 不同，机械手的动作形态一 般归纳为以下四种坐标类型： ①直角坐标型 (图7．2—2)； ②圆柱坐标型 (图7．2—3)； ③极坐标型 (图7．2—4)；④ 多关节型 (图7．2—5)。
２．臂部结构
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。
? 人一机交互系统 人一机交互系统是人与机器人进行联系和参与机
器人控制的装置 ：指令给定装置和信息显示装 置．
? 控制系统 控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序
以及从传感器反馈回来的信号，支配机器人的执 行机构去完成规定的运动和功能．如果机器人不 具备信息反馈特征，则为开环控制系统；具备信 息反馈特征，则为闭环控制系统．根据控制原理 可分为程序控制系统，适应性控制系统和人工智 能控制系统．根据控制运动的形式可分为点位控 制和连续轨迹控制
操作机器人本体的结构形式
机 器 人本体
执行机构
传动装置
驱动装置
控制系统
感知系统
手 部 （腕臂腰 操部部部 作 器 ）
（ 固基
定 或
移座
动
）
电 驱 动 装 置
液 压 驱 动 装 置
气 压 驱 动 装 置
关
节
伺
处服
理 器
控 制 器
内外 部部 传传 感感 器器
小臂（上臂）
腕部 手部
示教盒
大臂 （下臂）
2、机器人的 组成结构
一、机器人系统的组成
? 如图所示，机器人由机械 部分、传感部分、控制部 分三大部分组成·这三大部 分可分成驱动系统、机械 结构系统、感受系统、机 器人一环境交互系统、人 机交互系统、控制系统六 个子系统．
? 驱动系统 要使机器人运行起来， 需给各个关节即每个 运动自由度安置传动装置 ，这就是驱动系统．
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在相同的位置指令下，机器人连续重
复若干次其位置的分散情况。它是衡
量一列误差值的密集程度，即重复度。
工作空间（Working space）：机器人 手腕参考点或末端操作器安装点（不 包括末端操作器）所能到达的所有空 间区域，一般不包括末端操作器本身 所能到达的区域。
二、工业机器人的机械结构
工业机器人的机械本体类似于具备上肢机能的机械 手 ，由手部、腕部、臂、机身 (有的包括行走机构 ) 组成。
? 感受系统 它由内部传感器模块和外部传感器模块组成 , 获取内部和外部环境状态中有意义的信息．智能传感器 的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化的水 准．人类的感受系统对感知外部世界信息是极其灵巧的， 然而，对于一些特殊的信息，传感器比人类的感受系统 更有效．
? 机器人一环境交互系统 机器人一环境交互系统是实现机器人与外部环境中的设 备相互联系和协调的系统．机器人与外部设备集成为一 个功能单元，如加工制造单元、焊接单元、装配单元等
SCARA机器人 关节式机器人
2.3. 机身、臂部和手部机构
１．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。
? 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
? 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。
自由度（Degree of freedom） ：或者称坐标轴数，是指描述物 体运动所需要的独立坐标数。手指的开、合，以及手指关节的自 由度一般不包括在内。
定位精度（ Positioning accuracy ）：指 机器人末端参考点实际到达的位置与所 需要到达的理想位置之间的差距。
ห้องสมุดไป่ตู้
重复性（ Repeatability ）或重复精度：
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： １）升降回转型机身结构 ２）俯仰型机身结构 ３）直移型机身结构 ４）类人机器人机身结构