机器人的组成结构
机器人的组成结构
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
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：
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1. 滑槽杠杆式手部
2.齿轮齿条式手部
4. 斜 楔 杠 杆 式
3.滑块杠杆式手部
5.移动型连杆式手部
6.齿轮齿条式手部
7.内涨斜块式手部
8.连杆杠杆式手部
手指类型：
吸附式取料手
吸式取料手是目前应用较多的一种执行器，特别是用于搬 运机器人。该类执行器可分气吸和磁吸两类。 1）气吸附取料手
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。
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。
• 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。
描述出机器人的基本组成
描述出机器人的基本组成一、机器人的机械结构机器人的机械结构就像是它的身体，这部分可重要啦。
它有好多不同的部件呢。
比如说，机器人的外壳，就像我们穿的衣服一样，起到保护内部零件的作用，而且还能让机器人看起来更酷。
再就是关节部分，这就好比我们的关节，能让机器人灵活地转动和弯曲，做出各种动作。
还有机器人的手臂，有的机器人手臂特别强壮，可以抓起很重的东西；有的则很灵活，能做一些精细的操作，就像做手术的机器人手臂一样。
机器人的腿也很关键，如果是那种需要移动的机器人，腿就决定了它能走多快、多稳，能不能适应不同的地形。
像有的机器人腿是轮子的，在平地上跑得飞快；有的是像人腿一样的结构，就能在崎岖的路面上行走。
二、机器人的动力系统这就像是机器人的“能量源”。
有的机器人是靠电池提供动力的，就像我们的手机一样，不过机器人的电池一般都更大、更耐用。
这样它就能持续工作一段时间而不用总是充电。
还有些机器人可能是通过外部的电源连接来获取动力的，就像我们插着电使用的电器一样。
另外，有一些特殊的机器人会使用其他的能源，比如太阳能。
如果机器人是在户外工作，太阳能电池板就可以把阳光转化成电能，这可环保啦。
不过太阳能也有缺点，要是天气不好，没有太阳，那机器人的动力可能就会受到影响。
三、机器人的控制系统这个控制系统相当于机器人的“大脑”。
它能告诉机器人该做什么，怎么做。
控制系统里面有各种电路板和芯片，这些小零件可都是高科技。
通过编写程序，可以让机器人按照我们的要求去行动。
比如说，我们可以编写一个程序，让机器人在看到障碍物的时候绕开。
这个控制系统还能接收传感器传来的信息，然后根据这些信息做出决策。
就像我们的大脑接收眼睛、耳朵等器官传来的信息然后做出反应一样。
四、机器人的传感器传感器就像是机器人的感觉器官。
有视觉传感器，就像机器人的眼睛，能让它看到周围的环境，识别出不同的物体。
比如说在工厂里，机器人可以通过视觉传感器找到要搬运的零件在哪里。
还有触觉传感器，这就像我们的皮肤一样，能让机器人感觉到它是不是碰到了东西，碰到的东西是硬的还是软的。
医用机器人的结构组成及各部分的功能
医用机器人的结构组成及各部分的功能医用机器人是一种应用于医疗领域的智能机器人，它能够执行一系列与医疗相关的任务，如手术辅助、病人护理、药物管理等。
为了能够更好地完成这些任务，医用机器人通常具有复杂的结构组成和多样的功能模块。
以下将从整体结构和各部分功能两个方面来详细介绍医用机器人。
一、整体结构1. 机械臂：医用机器人的核心部分之一，通常由多个可活动的关节组成。
机械臂可以根据需要进行精确的运动和定位，以完成手术、护理等任务。
2. 控制系统：负责控制机械臂的运动和操作。
控制系统通常由多个传感器、运动控制器和算法组成，以实现精确的位置控制和动作协调。
3. 视觉系统：用于获取周围环境的图像和信息。
视觉系统通常包括摄像头、图像处理算法和人工智能技术，可以实时感知和分析手术场景、病人状态等信息。
4. 功率系统：为机器人提供能量供应。
医用机器人通常采用电池或电源供电，以满足长时间工作的需求。
二、各部分功能1. 机械臂功能：机械臂是医用机器人的核心部分，其功能包括精确的定位、灵活的运动和精细的操作。
机械臂可以根据医生的指令或程序预设，完成手术切割、缝合、取样等任务，同时具备高精度和高稳定性。
2. 控制系统功能：控制系统是医用机器人的智能核心，负责实时控制机械臂的运动和操作。
通过传感器采集的数据，控制系统可以对机械臂进行位置调整、力量控制和动作协调，以确保手术的安全和准确性。
3. 视觉系统功能：视觉系统是医用机器人获取环境信息的重要途径。
通过摄像头获取的图像可以用于手术导航、病变检测、药物识别等。
视觉系统还可以通过图像处理和人工智能算法对图像进行分析和识别，提供更准确的信息支持。
4. 功率系统功能：功率系统为医用机器人提供能量供应，保证其正常运行和长时间工作。
医用机器人通常采用高性能电池或连接到电源进行供电，以满足其复杂任务的需求。
医用机器人的结构组成和各部分的功能密切相关，彼此协同工作，以完成医疗领域的各项任务。
机器人的组成结构.描述
UTACH／MIT 多指手 双拇指手
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BH—II 三指手
四指灵巧手
最小的三指手
DLR多指手 哈工大多指手 灵巧的双手
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手指关节的设计
手指主要用于抓握动作，要求动作灵活，刚度好，具有较大 的抓握力。就其手的结构而言，传动机构有三种方式：
1) 腱传动，特点是结构简单，节省空间，具有很高的抗拉强 度和很轻的重量，但刚性差，较大的弹性，不利于控制。 MIT手、JPL手和DLR-I手都是这种方式。 2) 齿轮传动，特点是传动比可靠，但是摩擦较大，有回程间 隙，占用空间大。
3) 连杆传动，刚度好，加工制造比较简单，高精度，能较好 的实现多种运动规律和运动轨迹的要求。但是设计复杂，不 能精确地满足各种运动规律的要求。典型的如Belgrade手， NASA手等。 4）欠驱动手指关节
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5 、移动机器人
1）车轮型
两轮型
三轮型
四轮型
2） 履带式
救 援 机 器 人
3）步行式（足式行走）
5、手部机构
机器人的手部是是最重要的执行机构。 机器人手部是机器人为了进行作业，在手腕上配置的操 作机构。因此有时也称为末端操作器。 由于机器人作业内容的差异（如搬运、装配、焊接、喷 涂等）和作业对象的不同（如轴类、板类、箱类、包类物 体等）， 手部的形式多样。综合考虑手部的用途、功能和 结构持点，大致可分成以下几类： 1．卡爪式夹持器； 2．吸附式取料手； 3．专用操作器及换接器 4．仿生多指灵巧手。
手腕结构多为上述三个回转方式的组合，组合的方 式可以有多种形式如下图所示：
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。
机器人的组成结构及原理
机器人的组成结构及原理1.引言机器人是一种可以执行各种任务的自动化设备，由多个组成部分组成。
本文将探讨机器人的组成结构以及其原理。
2.机器人的组成结构2.1机械结构机械结构是机器人的物理结构，它决定了机器人的外形、尺寸和运动方式。
机械结构一般由连杆、齿轮、轴承、电机等组件构成。
连杆用于连接各个部件，齿轮用于传动力，轴承用于减小摩擦，电机用于提供动力。
2.2电子结构电子结构包括机器人的传感器和执行器。
传感器用于获取周围环境的信息，如光线、声音、温度等。
常见的传感器包括摄像头、声音传感器、温度传感器等。
执行器用于使机器人实际执行任务，如电机、液压驱动系统等。
2.3控制系统控制系统是机器人的大脑，负责控制机器人的运动和执行任务。
控制系统通常由微处理器、逻辑电路、软件等组成。
微处理器是机器人的核心处理器，负责处理输入信息并输出指令控制机器人的运动。
逻辑电路用于执行各种判断和决策，如自主导航、避障等。
软件则是机器人控制系统的程序，包括运动控制、任务规划等。
3.机器人的工作原理机器人的工作原理涉及到机械、电子和控制系统的相互协调和配合。
下面将对机器人的工作原理进行简要介绍。
3.1机械原理机器人的机械结构决定了其运动方式和工作范围。
通过控制机械结构中的电机和传动机构，机器人可以实现不同的运动方式，如直线运动、旋转运动等。
机械结构也决定了机器人的可控自由度，即机器人可以同时控制的独立运动轴数目。
3.2传感器原理机器人通过传感器获取周围环境的信息，并将其转化为数字信号，通过输入到控制系统中进行分析和处理。
传感器原理涉及到各种物理传感器的工作原理，如摄像头通过感光元件拍摄图像，声音传感器通过麦克风转化声音信号等。
3.3控制系统原理控制系统原理包括机器人的算法和软件。
控制系统通过输入传感器的信息，并进行决策和规划后，输出指令控制机器人的运动和执行任务。
控制系统原理涉及到机器人运动学和动力学的理论，以及各种控制算法的实现。
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
机器人的主要结构及其构成
机器人的主要结构包括机械部分、传感部分和控制部分，其中机械部分包括驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人-环境交互系统、人机交互系统和控制系统。
驱动系统是机器人的动力来源，包括电机、减速器等；机械结构系统是机器人的身体，包括关节、连杆、支架等；感受系统是机器人的感知器官，包括摄像头、麦克风、超声波传感器等；机器人-环境交互系统是机器人与外部环境进行信息交流的通道，包括语音识别、图像处理等；人机交互系统是机器人与人类进行信息交流的通道，包括触摸屏、键盘等；控制系统是机器人的大脑，负责对机器人的各个部分进行协调和控制。
工业机器人的组成及其作用
工业机器人的组成及其作用工业机器人是一种能够自动化地执行各种工业应用任务的智能机器人，它们由多种部件组成。
本文将介绍工业机器人的组成及其作用。
一、机器人机械结构工业机器人的机械结构主要包括机械臂、关节、末端执行器等。
机械臂是工业机器人的主体结构，通常是一个具有多个关节的可运动自由度臂体。
关节是机器人的关键部件之一，它们连接机械臂和末端执行器，使机器人能够精确控制和定位。
末端执行器则负责将机器人的动作转换成物理操作，例如旋转、夹紧和切割等。
二、电子控制系统电子控制系统是工业机器人的重要组成部分，由控制器、传感器、执行器和伺服驱动器等多种组件组成。
控制器是机器人的大脑，它能够控制机械臂和末端执行器完成复杂的动作。
传感器能够实时监测机器人的状态和环境，从而更加精确地进行控制。
执行器则是机器人运动的实际载体，伺服驱动器能够更好地控制执行器的运动精度。
三、软件系统软件系统是工业机器人的核心，它通常包括控制软件、应用软件和教学软件等。
控制软件可以实现机器人的运动和操作控制，应用软件则用于特定的工作和任务，例如焊接、搬运和装配等。
教学软件则可以模仿人体动作，并使工业机器人完成功能控制和操作。
四、工业机器人的应用工业机器人的应用非常广泛，例如在汽车制造、电子生产、食品加工和医疗行业等。
在制造业中，工业机器人可用于自动化生产线，提高生产效率和质量，并实现无人化生产。
在医疗行业中，工业机器人可以被用来进行手术和治疗，提供更加可靠和准确的治疗方案。
总之，工业机器人的组成与作用非常复杂和广泛，它们不仅可以提高生产效率和质量，还可以改善工作环境和保障工人的安全。
未来随着技术的进步，工业机器人在各个领域的应用将会越来越广泛。
机器人本体的五大组成
机器人本体的五大组成
机器人本体包括：驱动系统、机械系统、传感系统、控制系统和系统接口五大部分组成，下面来分类讲一下机器人本体包括哪几部分。
1、机械系统：机器人的机械本体机构基本上分为两大类，一类是操作本体机构，它类似人的手臂和手腕，另一类为移动型本体结构，主要实现移动功能。
2、驱动系统：工业机器人驱动系统又叫伺服单元的作用是使驱动单元驱动关节并带动负载按预定的轨迹运动。
已广泛采用的驱动方式有：液压伺服驱动、电机伺服驱动，气动伺服驱动，市场上主流的伺服电机厂家有安川、三菱、松下等。
3、控制系统：各关节伺服驱动的指令值由主计算机计算后，在各采样周期给出。
机器人通常采用主计算机与关节驱动伺服计算机两级计算机控制，计算机控制系统包括电机驱动软件和轨迹控制软件。
4、传感系统：除了关节伺服驱动系统的位置传感器(称作内部传感器)外，还需要搭配视觉、力觉、触觉、接近等多种类型的传感器(称作外部传感器)。
5、输出/输入系统接口：为了与周边系统及相应操作进行联机与应答，会开放各种通信接口和人机通信装置。
工业机器人的基本组成结构
工业机器人的基本组成结构1.机械结构：机械结构是工业机器人的骨架，支撑和保护其他组件。
它通常由铝合金、钢材等材料制成，并具有足够的刚度和强度。
机械结构包括机器人的臂、手和底座等部分。
-臂：机器人的臂是由多个关节连接而成，类似于人的手臂。
每个关节可以执行旋转或者移动操作，使机器人能够在三维空间内实现多个自由度的运动。
-手：机器人的手是用来抓取、操作和处理工件的部分。
手的结构和数量根据具体的任务需求而定，有些机器人的手是用来紧握工件的爪子，而有些则是专为特定任务设计的工具。
-底座：机器人的底座是连接机械臂和其它部分的基座，在一些情况下也可以作为机器人的移动平台。
底座通常具有旋转功能，以便使机器人能够在工作空间内转动。
2.控制系统：控制系统是工业机器人的大脑，负责指挥和控制机器人的运行。
控制系统由硬件和软件两部分组成。
-硬件：控制系统的硬件包括中央处理器（CPU）、内存、输入输出接口、传感器接口等。
它们协同工作，使得机器人能够接收指令、处理数据并控制运动。
-软件：控制系统的软件是机器人操作的核心。
它包括机器人的操作系统、运动控制算法、路径规划算法等。
软件可以使机器人自动执行预先编程的任务，也可以响应外部输入进行实时调整。
3.传感器：传感器是工业机器人获取外部信息的重要组件，它可以使机器人感知和反馈环境信息，从而实现自主决策和适应性处理。
常见的传感器包括视觉传感器、力传感器、触觉传感器、温度传感器等。
-视觉传感器：通过摄像头或激光传感器等录取影像信息，用于实现目标识别、测量、定位等任务。
-力传感器：测量和记录机器人在与外部物体交互时的力和压力，用于力控制、力学分析等应用。
-触觉传感器：用于检测机器人的接触感知，例如检测机器人手指是否碰触了物体以及物体的质地、形状等。
4.执行机构：执行机构是工业机器人的动力源，它通过驱动机械结构实现机器人的运动。
执行机构通常由电动机、减速器、传动机构等组成。
-电动机：提供动力以驱动机器人的运动。
机器人结构组成
机器人系统的结构：机器人的机构部分、传感器组、控制部分、信息处理部分组成.机器通常由动力部分、工作部分和传动装置三部分组成。
除此之外，还有自动控制部分。
动力部分是机器动力的来源，常用的发动机有电动机、内燃机和空气压缩机等。
工作部分是直接完成机器工作任务的部分，处于整个传动装配的终端，起结构形式取决于机器的用途.例如金属切削机床的主轴、拖板、工作台等。
传动装置是将动力部分的运动和动力传递给工作部分的中间环节。
例如：金属切削机床中常用的带传动、螺旋传动、齿轮传动、连杆机构、凸轮机构等。
机器应用的传动方式主要有机械传动、液压传动、气动传动及电气传动等。
机器人的执行机构由哪些部件构成即机器人本体，其臂部一般采用空间开链连杆机构，其中的运动副（转动副或移动副)常称为关节，关节个数通常即为机器人的自由度数。
根据关节配置型式和运动坐标形式的不同，机器人执行机构可分为直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式和关节坐标式等类型。
出于拟人化的考虑，常将机器人本体的有关部位分别称为基座、腰部、臂部、腕部、手部（夹持器或末端执行器）和行走部(对于移动机器人）等机器的驱动装置有哪些是驱使执行机构运动的机构，按照控制系统发出的指令信号,借助于动力元件使机器人进行动作.它输入的是电信号，输出的是线、角位移量。
机器人使用的驱动装置主要是电力驱动装置，如步进电机、伺服电机等，此外也有采用液压、气动等驱动装置.机器人的控制系统方式有哪些? 一种是集中式控制,即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。
另一种是分散（级）式控制，即采用多台微机来分担机器人的控制，如当采用上、下两级微机共同完成机器人的控制时，主机常用于负责系统的管理、通讯、运动学和动力学计算，并向下级微机发送指令信息；作为下级从机,各关节分别对应一个CPU，进行插补运算和伺服控制处理，实现给定的运动，并向主机反馈信息。
根据作业任务要求的不同,机器人的控制方式又可分为点位控制、连续轨迹控制和力(力矩）控制。
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
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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
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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
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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
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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
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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
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二、机械部分 2. 驱动—传动装置
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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。
机器人的结构组成
机器人的结构组成1. 机器人的定义和作用在现代科技快速发展的背景下，机器人成为了人们生活中越来越重要的一部分。
机器人是一种能够自主执行任务的设备或机械系统。
它们可以进行自主感知、思考和行动。
机器人的出现和应用给人类带来了巨大的便利和效益，它们在工业、医疗、农业、军事等领域发挥着重要的作用。
2. 机器人的结构组成的基本要素机器人的结构组成主要包括以下几个基本要素：2.1. 机械结构机械结构是机器人体系结构中的基础组成部分。
它包括机器人的框架、关节、运动装置等。
机械结构的设计直接影响到机器人的运动能力和灵活性。
常见的机械结构类型包括人形、轮式、足式等。
2.2. 传感器传感器是机器人感知外部环境的重要手段。
它们可以提供机器人所需的各种信息，如距离、速度、方向、温度、湿度等。
常见的传感器包括摄像头、红外线传感器、超声波传感器等。
2.3. 控制系统控制系统是机器人的智能核心。
它负责接收并处理传感器获取的信息，并根据预设的算法做出相应的决策和控制。
控制系统可以分为硬件和软件两个部分。
硬件部分包括处理器、接口电路等，软件部分包括算法、逻辑控制等。
2.4. 电源系统电源系统为机器人提供所需的电能，以保证其正常运行。
电源系统根据机器人的需求可以采用不同的方式，如直流电源、交流电源等。
同时，为了提高机器人的续航能力，电源系统也需要考虑能量的管理和优化。
2.5. 执行器执行器负责机器人的运动和动作。
它们接收来自控制系统的指令，以实现机器人的各种功能。
常见的执行器有电动机、液压马达等。
3. 机器人的层次结构机器人的结构组成可以分为多个层次，以完成复杂的任务和动作。
3.1. 感知层感知层是机器人的最底层，负责获取外部环境的信息。
通过传感器，机器人可以感知到周围的物体、人或环境等。
感知层可以提供信息给上一层的决策层。
3.2. 决策层决策层是机器人的中间层，负责对感知层提供的信息进行处理和分析，并根据预设的算法和策略做出决策。
机器人本体组成
机器人本体组成机器人本体就是机器人的机械部分，又叫操作机，是工业机器人的操作机构，是指工业机器人的原样和自身。
整体机器人还有其它的配套软件和配套设备组成。
机器人本体基本结构由五部分组成：1、传动部件；2、机身及行走机构；3、臂部；4、腕部；5、手部。
机器人本体结构是机体结构和机械传动系统，也是机器人的支承基础和执行机构。
机器人本体的结构特点有：1、工业机器人本体可以简化成各连接杆首尾相连、末端开放的一个开式运动链，机器人本体的结构刚度差，并随空间位置的变化而变化；2、机器人本体的每个连杆都具有独立的驱动器，连杆的运动各自独立，运动更为灵活；一般连杆机构有1-2个原动件，各连杆间的运动是相互约束的。
3、连杆驱动扭矩变化复杂，和执行件位置相关。
对机器人本体的基本要求：自重小：改善机器人操作的动态性能；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；固有频率高：避开机器人的工作频率，有利于系统的稳定。
好的机器人本体门槛很高，除了电机、减速机的硬伤之外，好的结构设计也非常难，这就是为什么国内机器人本体做得好的、批量生产一致性很好的机器人厂商很少。
如果能在这个上面有所突破，那就非常有前途。
很多人都认为机器人本体无非是实际各个轴的相对连接，本体制造多样，一般是铸铝。
但是实际上好的机器人本体要复杂得多，会有很多细节的问题：比如说如果让重心降低，性能提升；电机与减速机的装配如何保证精度；本体的制造工艺如何保证一致性，装配如何实际稳定产量；如何解决电机散热问题；如何保证线缆长时间不损坏；如何保证机器人重复定位精度保持稳定；如何提高机器人动作的平滑，特别是低速运行时不会抖动。
第一章智能机器人组成及机构
而是根据实际使用的工作性能要求来确定。
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手腕自由度图例：
腕部坐标系
手腕的偏转（R）
手腕的俯仰（B）
手腕的回转（R）
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RBR手腕
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1.4 机器人行走机构
安装在固定基座上的机器人有其使用的局限性，不能够移动，对于一些大件的、 尺寸超过一定范围的，就需要多次或者多台机器人进行作业，增加了使用成本；对于 一些工作周期比较长的，则降低了效率，造成资源浪费。
柔轮
波发生器 刚轮
谐波减速器原理图
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1.6 机器人运动轴与坐标系
1）机器人运动轴的名称ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
通常机器人运动轴按其功能可划分为机器人轴、基座轴和工装轴， 基 座轴 和工装轴 统称 外部轴 .
机器人轴
机器人操作机（本体）的轴，属 于机器人本身。
基座轴
机器人整体移动的轴，如行走轴 （滑移平台或导轨）。
增加机器人外部轴，扩展机器人作业半径，降低生产使用成本；管理多个工位， 提高效率。机器人第七轴应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。
主要应用于焊接、铸造、机械加工、智能仓储、汽车、航天等行业领域。
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1. 5 机器人传动机构
目前机器人广泛采用的机械传动单元是减速器，应用在关节型机器人
减速器主要两类： RV 减速器 和 谐波减速器 。 一般将 RV 减速器放 置在基座、腰部、大臂等重负载的位置 ( 用于 20kg 以上的机器人关节 ) ；
5. 精度 精度、重复精度、和分辨率
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1.机器人机械机构组成
1.1 机器人结构分类
机器人的四大组成部分.
机器人的四大组成部分机器人目前是典型的机电一体化产品，一般由机械本体、控制系统、传感器、和驱动器等四部分组成。
为对本体进行精确控制，传感器应提供机器人本体或其所处环境的信息，控制系统依据控制程序产生指令信号，通过控制各关节运动坐标的驱动器，使各臂杆端点按照要求的轨迹、速度和加速度，以一定的姿态达到空间指定的位置。
驱动器将控制系统输出的信号变换成大功率的信号，以驱动执行器工作。
1.机械本体机械本体，是机器人赖以完成作业任务的执行机构，一般是一台机械手，也称操作器、或操作手，可以在确定的环境中执行控制系统指定的操作。
典型工业机器人的机械本体一般由手部(末端执行器)、腕部、臂部、腰部和基座构成。
机械手多采用关节式机械结构，一般具有6个自由度，其中3个用来确定末端执行器的位置，另外3个则用来确定末端执行装置的方向(姿势)。
机械臂上的末端执行装置可以根据操作需要换成焊枪、吸盘、扳手等作业工具。
2.控制系统控制系统是机器人的指挥中枢，相当于人的大脑功能，负责对作业指令信息、内外环境信息进行处理，并依据预定的本体模型、环境模型和控制程序做出决策，产生相应的控制信号，通过驱动器驱动执行机构的各个关节按所需的顺序、沿确定的位置或轨迹运动，完成特定的作业。
从控制系统的构成看，有开环控制系统和闭环控制系统之分;从控制方式看有程序控制系统、适应性控制系统和智能控制系统之分。
3.驱动器驱动器是机器人的动力系统，相当于人的心血管系统，一般由驱动装置和传动机构两部分组成。
因驱动方式的不同，驱动装置可以分成电动、液动和气动三种类型。
驱动装置中的电动机、液压缸、气缸可以与操作机直接相连，也可以通过传动机构与执行机构相连。
传动机构通常有齿轮传动、链传动、谐波齿轮传动、螺旋传动、带传动等几种类型。
4.传感器传感器是机器人的感测系统，相当于人的感觉器官，是机器人系统的重要组成部分，包括内部传感器和外部传感器两大类。
内部传感器主要用来检测机器人本身的状态，为机器人的运动控制提供必要的本体状态信息，如位置传感器、速度传感器等。
简述机器人的结构组成
简述机器人的结构组成
机器人的结构组成包括以下几个方面：
1. 机械结构：机器人主要以机械结构为基础，包括机械臂、关节、传动机构、运动控制系统等。
2. 传感器：机器人需要通过传感器获取外界环境信息，例如光电传感器、力传感器、位置传感器等。
3. 控制系统：机器人控制系统包括硬件和软件，用于实现机器人的动作控制、决策和计算等。
4. 电源系统：机器人需要电力供应，通常采用电池或外部电源供电。
5. 末端执行器：根据不同的应用需求，机器人的末端执行器可能是夹具、喷嘴、激光等。
机器人的结构组成因机器人类型和应用场景的不同而异，但以上五个方面是机器人基本结构组成的核心部分。
简述工业机器人的基本组成及作用
工业机器人是一种能够自动完成工业生产任务的智能化设备，具有高度的灵活性和精准性，被广泛应用于汽车制造、电子设备生产、化工生产等各个行业。
工业机器人的基本组成以及其作用是非常重要的，下面我们将对工业机器人的基本组成及作用进行简要的介绍。
一、基本组成1. 机械结构：工业机器人的机械结构包括机械臂、关节、执行器等部件。
机械臂是工业机器人的主体，它具有多个关节，可以实现自由度的运动。
通过执行器，机械臂可以完成抓取、移动、旋转等动作。
2. 传感器系统：工业机器人的传感器系统包括视觉系统、力传感器、接触传感器等。
视觉系统可以帮助机器人感知周围的环境，识别物体的位置和形状；力传感器和接触传感器则可以帮助机器人控制力度，避免因外力变化而产生意外伤害。
3. 控制系统：工业机器人的控制系统由计算机、控制器、编码器等组成。
计算机为机器人提供智能化的控制能力，控制器负责传输指令、监控系统运行情况，编码器则用于监测机械臂的位置和角度。
4. 末端执行器：末端执行器是工业机器人的“手”，用于实现与物体的接触和操作。
末端执行器的类型多种多样，包括夹爪、吸盘、焊枪等，根据具体的生产任务选择合适的末端执行器。
二、作用1. 自动化生产：工业机器人能够根据预先设定的程序自动完成各种生产任务，如搬运、装配、焊接、喷涂等。
它们可以持续、准确地执行任务，提高生产效率，降低生产成本。
2. 灵活适应：工业机器人具有较强的灵活性，可以根据生产需求进行快速、精准的调整。
不同类型的机器人可以根据需要更换末端执行器，实现不同的生产任务。
3. 人机协作：部分工业机器人能够支持人机协作，通过传感器系统感知人体位置，避让人员或与人员共同完成生产任务，提高生产效率的同时保障工人的安全。
4. 数据处理：工业机器人通过传感器系统获取大量的生产数据，可以实时监控生产过程，对生产参数进行调整，实现智能化的生产管理。
工业机器人作为现代工业生产的重要设备，具有复杂的机械结构和多样化的功能，其基本组成和作用对于提高生产效率、降低生产成本具有重要意义。
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• 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
• 目前中小型机器人一般采用普通的直流伺服电机、 交流伺服电机或步进电机作为机器人的执行电 机．由于电机速度较高，所以需配以大速比减速装 置，进行间接传动．但是，间接驱动带来了机械传 动中不可避免的误差，引起冲击振动，影响机器人 系统的可靠性，并且增加关节重量和尺寸
(2)关节直接驱动方式
直接驱动机器人也叫作DD机器人(Direct drive robot)， 简称DDR．DD机器人一般指驱动电机通过机械接口 直接与关节连接． • DD机器人的特点是驱动电机和关节之间没有速度和 转矩的转换
（4）无刷直(交)流伺服电动机
• 原理 由图可见，转子是由永 久磁铁组成，定子有绕组线圈， 可以通过机壳把绕组热量散发出 去，因此，同功率的无刷电动机 体积质量比较直流伺服电动机小 得多，或者说同体积电动机，无 刷电动机功率远大于直流电动机。 像直流电动机一样，无刷电动机 也需要有绕组电流的换向功能， 但不是由机械式换向器实现，由 于组接到外部的驱动电路上，驱 动电路可以根据转子位置信息利 用电子开关来改变流向电枢的电 流方向
• 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。 • 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。
• 正弦波电动机(交流无刷伺 服电动机)：顾名思义，它 是由正弦波电流驱动的。 对三相情况，电流相位差 120。，而且这三相电流是 随转子位置不同而不同的， 也就是说，转子的位置检 测需更精确，驱动电路也 比梯形波电动机的更复杂， 但却代表着无刷电动机最 高水平，因为它能保持恒 定转矩输出
• DD机器人与间接驱动机器人相比，有如下优点： ①机械传动精度高．②振动小，结构刚度好．③ 机械传动损耗小．④结构紧凑，可靠性高． ⑤电 机峰值转矩大，电气时间常数小，短时间内可以 产生很大转矩，响应速度快，调速范围宽．⑥控 制性能较好 ． • 日本、美国等工业发达国家已经开发出性能优异 的DD机器人．美国Adept公司研制出带有视觉功 能的四自由度平面关节型DD机器人．日本大日机 工公司研制成功了五自由度关节型DD一600V机 器人．其性能指标为：最大工作范围1．2 m，可 搬重量5 kg，最大运动速度8．2 m／s，重复定位 精度0．05 mm
1. 车轮型
两轮型
三轮型
四轮型
2. 履带式
救 援 机 器 人
3. 步行式
4.其它移动方式
军 用 昆 虫 机 器 人
爬缆索机器人
水下6000米无缆自治机器人
蛇形机器人
2.4机器人的驱动系统
2.4.1关节直接驱动方式
• 直接驱动方式是驱动器的输出轴和机器人手臂的 关节轴直接相连．间接驱动方式是驱动器经过减 速器或钢丝绳、皮带、平行连杆等装置后与关节 轴相连 (1)关节间接驱动方式的缺点． 大部分机器人的关节是间接驱动．这种间接驱 动，通常其驱动器的输出力矩大大小于驱动关节 所需要的力矩，所以必须使用减速器．另外，由 于手臂通常采用悬臂梁结构，所以多自由度机器 人关节上安装减速器会使手臂根部关节驱动器的 负荷增大
• 无刷电动机分类: 梯形波电动机和正弦波电动机。前 者也称为直流无刷电动机(DC brushless) 后者称为交流无刷电动机或交流伺服电动机 • 直流无刷电动机(梯形波电机)：从无刷电动机原理可 以知道，它的绕组数仅2～3个(2或3相)，这数目远小 于直流有刷伺服电动机定子绕组数目。因此如何减 小无刷电动机工作时转矩波动，是一个关键性问题。 通过无刷电动机定子绕组的电流幅值越大，产生的 转矩越大。为减小转矩波动，限止电流幅值，而呈 平顶状，如图6—3l所示。由梯形波代替正弦波来驱 动电动机，简化了驱动电路，但为进一步减小转矩 波动，这种电动机的控制系统要有速度负反馈环， 这样通过速度负反馈的作用使转速平稳
(2)机器人机构运动简图
直角坐标式
圆柱坐标式
多关节型机械手
3 6 2 4
3
4 6 5
5
1
2
1
2.2.4工业机器人手部(手爪)结构
1. 滑槽杠杆式手部
2.齿轮齿条式手部
4. 斜 楔 杠 杆 式
3.滑块杠齿轮齿条式手部
7.内涨斜块式手部
8.连杆杠杆式手部
手指类型：
(3)直流电动机驱动
• 直流电动机与步进 电动机是工业机器 人中应用最广泛的 两种电动机，但两 者的动作方式有本 质上的区别。直流 电动机是连续旋转， 运动连续且平滑， 且本身没有位置控 制能力
• 要实现精确的位置控制，必须加入某种形式的位置反 馈，构成闭环伺服系统；有时，机器人的运动还有速 度要求，所以还要加入速度反馈。一般直流电动机和 位置反馈、速度反馈形成一个整体，即通常所说的直 流伺服电机。由于采用闭环伺服控制，所以能实现平 滑的控制和产生大的力矩 • 当今大部分机器人都采用直流伺服电机驱动机器人的 各个关节,但它们也有一些缺点，如转速不能太高 • 近年来，新发展起来的无刷直（交）流伺服电动机克 服了上述缺点，并保留了直流伺服电动机的优点，因 此无刷电动机逐渐取代了直流伺服电动机
• DD机器人目前主要存在的 问题 ①载荷变化、耦合转 矩及非线性转矩对驱动及 控制影响显著，使控制系 统设计困难和复 杂．② 对位置、速度的传感元件 提出了相当高的要求③需 开发小型实用的DD电 机． ④电机成本高
2.4.2 驱动元件
(1) 液(气)压驱动 • 液(气)压缸 • 液(气)压马达 (2)步进电动机驱动 • 在小的机器人上，有时也用步进电机作为主驱动 电机。可以用编码器或电位器提供精确的位置反 馈，所以步进电机也可用于闭环控制 • 步进电机是通过脉冲电流实现步进的，因此每给 一个脉冲转子便转动一个步距。在精度要求不高 的情况下，没有必要加入位置反馈
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。
自由度（Degree of freedom） ：或者称坐标轴数，是指描述物
SCARA机器人
关节式机器人
2.2.3机器人机构运动简图
(1) PUMA一262机器人机构
• 图2—1是PUMA系列一种较小的机器人PUMA一
262机器人机构(操作机)的外形直观图。它有一个 立柱，可以垂直回转，称作腰关节，也称1轴。有 大臂、小臂，它们的回转轴称作肩关节(2轴)和肘 关节(3轴)。这3个轴和杆，构成了该机器人的位 置机构(又称主关节轴组)，即由他们的几何参数 (杆长和偏距)和运动参数(关节轴的转角)决定手腕 (参考点)的空间活动范围(工作空间)。手腕具有3 个互相垂直的回转轴(4、5、6轴)，它们是姿态机 构(又称副关节轴组)，即它们的转角确定着工具 (图中未画)的空间姿态。 • PUMA262型机器人具有六个自由度，可以进行复 杂空间曲面的弧焊作业
常见的另两种手部:
电磁式吸盘 气吸式吸盘
滚 动 轴 承 座 圈
钢 板
齿 轮
多 孔 钢 板
双吸头吸盘
多吸头吸盘
吸取瓦楞板
双吸头吸盘
双吸头架式吸盘
多吸头板式吸盘
其它手部:
2.2.5 工业机器人腕部结构
腕部影响手部的姿态（方位）
2.2.6工业机器人臂部结构
臂部确定手部的位置
2.3 移动机器人
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。
2.2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。
2.2.1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。
2.2.2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)。 • 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
第二章 机器人的组成结构
2.1 机器人系统的组成
• 如图2—1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．