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第八章 機器人機構(gòu),第一節(jié) 概述 第二節(jié) 開式鏈機構(gòu) 第三節(jié) 并聯(lián)機器人機構(gòu),第一節(jié) 概 述,一、機器人和機器人機構(gòu),機器人是一種可編程的、能執(zhí)行某些操作或移動作業(yè)的自動控制的機械。,ISO定義：A robot is a machine which can be programmed to perform some tasks which involve manipulative or locomotive actions under automatic control 。,串聯(lián)機器人: 由機座、機身、臂部(大臂和小臂)、腕部和手部構(gòu)成。,是一種多自由度、多桿的、開鏈型空間機構(gòu),第一節(jié) 概 述,二機器人應用及其前景展望,柔性制造系統(tǒng)及計算機集成制造系統(tǒng)； 微電子及制藥業(yè)中； 軍事、礦冶、核電工業(yè)和排險救災； 惡劣環(huán)境下的工作；,應用：,前景：,辦公用機器人； 醫(yī)療機器人； 康復機器人； 家務勞動機器人；,第二節(jié) 開式鏈機構(gòu),一、開式鏈機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析,1、機器人操作器,具有和人手臂相似的動作功能，可在空間抓放物體或進行其它操作的裝置。,2、機器人操作器的組成,組成：機身、臂部、腕部和手部（末端執(zhí)行器）等。,3、 機器人操作器的自由度,每個關節(jié)具有一個自由度，,機構(gòu)的自由度等于關節(jié)數(shù)。,該機構(gòu)具有6個自由度,4、 機器人操作器的結(jié)構(gòu)分類,直角坐標型,特點： 三個基本關節(jié)均為移動關節(jié)。 運動圖形：長方體 占據(jù)空間大，相應的工作范圍小 優(yōu)點： 結(jié)構(gòu)簡單，運動直觀性強，便于實現(xiàn)高精度。,4、 機器人操作器的結(jié)構(gòu)分類,圓柱坐標型,三個基本關節(jié)： 2個移動關節(jié)， 個轉(zhuǎn)動關節(jié) 工作空間：空心圓柱體 優(yōu)點：占據(jù)空間較小，結(jié)構(gòu)緊湊，工作范圍大。 缺點：受升降機構(gòu)的限制，一般不能提升地面或較低位置的工件。,4、 機器人操作器的結(jié)構(gòu)分類,球坐標型,三個基本關節(jié)： 2個轉(zhuǎn)動關節(jié)， 個移動關節(jié) 工作空間：空心球體 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊，工作范圍大，能完成地面提取工件的任務。 缺點：結(jié)構(gòu)較復雜。,4、機器人操作器的結(jié)構(gòu)分類,多關節(jié)型,三個基本關節(jié)均為轉(zhuǎn)動型。 工作空間：復雜的幾何形體 優(yōu)點：占據(jù)空間最小，工作范圍最大，動作靈活。 缺點：驅(qū)動控制較復雜。 應用：焊接、裝配等復雜操作。,二、開式鏈機構(gòu)的運動分析,開式運動鏈機構(gòu)運動分析的主要內(nèi)容 (1). 開式鏈機構(gòu)的運動參數(shù) 。 末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài) 關節(jié)運動參數(shù) (2). 開式鏈機構(gòu)運動分析主要問題 正向運動學問題 反向運動問題 工作空間問題,已知關節(jié)參數(shù)，求解位置和姿態(tài)坐標。,2 平面兩連桿關節(jié)型操作器的運動分析,1）正向運動學問題,（1）位移分析,姿態(tài)角：,二、開式鏈機構(gòu)的運動分析,2）反向運動學問題,已知操作器臂端B的位置，求關節(jié)參數(shù)。,（1）位移分析,二、開式鏈機構(gòu)的運動分析,2）反向運動學問題,（1）位移分析,0o180o,3）工作空間：,二、開式鏈機構(gòu)的運動分析,第三節(jié)、并聯(lián)機器人機構(gòu),優(yōu)點：剛度大、承載能力強、誤