機器人應(yīng)用-基礎(chǔ)知識2

1、機器人應(yīng)用機器人應(yīng)用-基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識2Compiled by: Dong Chunli課前提問1.機器人按控制分類有哪些？2.機器人按幾何結(jié)構(gòu)分類有哪些？3.機器人按用途分類有哪些？4.機器人按機器智能分類有哪些？5.機器人按移動性分類有哪些？6.什么是伺服控制機器人？7.什么是非伺服控制機器人？8.伺服控制機器人有哪幾類？9.什么是直角坐標型結(jié)構(gòu)？10. 什么是圓柱坐標型結(jié)構(gòu)？1.什么是極坐標型結(jié)構(gòu)？2.什么是多關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)？3.什么是點位伺服控制？4.什么是連續(xù)軌跡伺服控制？5.點位伺服機器人主要用在何處？6.連續(xù)軌跡伺服主要用在何處？7.直角坐標型結(jié)構(gòu)的特點？8.圓柱坐標型結(jié)構(gòu)的特點？9

2、.極坐標型結(jié)構(gòu)的特點？10. 多關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)的特點？Compiled by: Dong Chunli第第二二章章 機器人的基礎(chǔ)知識機器人的基礎(chǔ)知識第一節(jié) 機器人的分類 第三節(jié) 機器人的技術(shù)參數(shù)第二節(jié) 機器人的基本術(shù)語與圖形符號第四節(jié) 機器人的運動學(xué)基礎(chǔ)第五節(jié) 機器人的動力學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié)第二節(jié) 機器人的基本術(shù)語機器人的基本術(shù)語o 2.2.1 機器人的基本術(shù)語機器人的基本術(shù)語o 2.2.2 機器人的圖形符號體系機器人的圖形符號體系o 2.2.3 機器人的圖形符號表示機器人的圖形符號表示Compiled by: Dong Chunli2.2.1 機器人的基本術(shù)語機器人的基本術(shù)語1關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)o 關(guān)節(jié)（Joi

3、nt）：即運動副，是允許機器人手臂各零件之間發(fā)生相對運動的機構(gòu)。是兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生相對運動的活動聯(lián)接。o 高副機構(gòu)（higher pair）或簡稱作高副，指的是運動機構(gòu)的兩構(gòu)件通過點或線的接觸而構(gòu)成的運動副。2.2.1 機器人的基本術(shù)語機器人的基本術(shù)語1關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)（1）回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)o 回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，又叫回轉(zhuǎn)副、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，是連接兩桿件的組件能使其中一件相對于另一件繞固定軸線轉(zhuǎn)動的關(guān)節(jié)，兩個構(gòu)件之間只做相對轉(zhuǎn)動的運動副。o 如手臂與機座、手臂與手腕，并實現(xiàn)相對回轉(zhuǎn)或擺動的關(guān)節(jié)機構(gòu)，由驅(qū)動器、回轉(zhuǎn)軸和軸承組成。多數(shù)電機能直接產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動，但常需各種齒輪、鏈、皮帶傳動或其他減速裝置，以獲取較大的轉(zhuǎn)矩。2.

4、2.1 機器人的基本術(shù)語機器人的基本術(shù)語1關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)（2）移動關(guān)節(jié)o 移動關(guān)節(jié)，又叫移動副、滑動關(guān)節(jié)、棱柱關(guān)節(jié)，是兩桿件間的組件能使其中一件相對于另一件作直線運動的關(guān)節(jié)。兩個構(gòu)件之間只做相對移動的運動副。o 可采用直線驅(qū)動方式傳遞運動，包括直角坐標結(jié)構(gòu)的驅(qū)動，圓柱坐標結(jié)構(gòu)的徑向驅(qū)動和垂直升降驅(qū)動，以及極坐標結(jié)構(gòu)的徑向伸縮驅(qū)動。直線運動可以直接由氣缸或液壓缸和活塞產(chǎn)生，也可以采用齒輪齒條、絲桿、螺母等傳動元件把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動。2.2.1 機器人的基本術(shù)語機器人的基本術(shù)語1關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)（3）圓柱關(guān)節(jié)o 圓柱關(guān)節(jié)，又叫回轉(zhuǎn)移動副、分布關(guān)節(jié)，是兩桿件間的組件能使其中一件相對于另一件移動和或繞一移動軸

5、線轉(zhuǎn)動的關(guān)節(jié)。其兩個構(gòu)件之間除了做相對轉(zhuǎn)動之外，還同時可以做相對移動的運動副。（4）球關(guān)節(jié)o 球關(guān)節(jié)，又叫球面副，兩桿件間的組件能使其中一件相對于另一件在三個自由度上繞一固定點轉(zhuǎn)動的關(guān)節(jié)。即，組成運動副的兩構(gòu)件能繞一球心作三個獨立的相對轉(zhuǎn)動的運動副。 。2.2.1 機器人的基本術(shù)語機器人的基本術(shù)語2連桿連桿o 連桿（Link）：n機器人手臂上被相鄰兩關(guān)節(jié)分開的部分，是保持各關(guān)節(jié)間固定關(guān)系的剛體，是機械連桿機構(gòu)中兩端分別與主動和從動構(gòu)件鉸接以傳遞運動和力的桿件。n例如在往復(fù)活塞式動力機械和壓縮機中，用連桿來連接活塞與曲柄。連桿多為鋼件，其主體部分的截面多為圓形或工字形，兩端有孔，孔內(nèi)裝有青銅襯套

6、或滾針軸承，供裝入軸銷而構(gòu)成鉸接。 o 連桿是機器人中的重要部件，它連接著關(guān)節(jié)，n其作用是將一種運動形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N運動形式，并把作用在主動構(gòu)件上的力傳給從動構(gòu)件以輸出功率。2.2.1 機器人的基本術(shù)語機器人的基本術(shù)語3剛度剛度o剛度（Stiffness）是機器人機身或臂部在外力作用下抵抗變形的能力。它是用外力和在外力作用方向上的變形量（位移）之比來度量。 o機械零件和構(gòu)件抵抗變形的能力。在彈性范圍內(nèi)，n剛度是零件載荷與位移成正比的比例系數(shù)，即引起單位位移所需的力。n它的倒數(shù)稱為柔度，即單位力引起的位移。剛度可分為靜剛度和動剛度。o在任何力的作用下，體積和形狀都不發(fā)生改變的物體叫做剛體（Rig

7、id body）。在物理學(xué)內(nèi)，理想的剛體是一個固體的，尺寸值有限的，形變情況可以被忽略的物體。不論有否受力，在剛體內(nèi)任意兩點的距離都不會改變。在運動中，剛體上任意一條直線在各個時刻的位置都保持平行。2.2.2 機器人的圖形符號體系機器人的圖形符號體系1運動副的圖形符號運動副的圖形符號o機器人的結(jié)構(gòu)是指運動副。o機器人的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的機械相比，所用的零件和材料以及裝配方法等與現(xiàn)有的各種機械完全相同。2.2.2 機器人的圖形符號體系機器人的圖形符號體系2基本運動的圖形符號基本運動的圖形符號o機器人的基本運動是指運動方向。o機器人的基本運動與現(xiàn)有的各種機械表示也完全相同。2.2.2 機器人的圖形符號體

8、系機器人的圖形符號體系3運動功能的圖形符號運動功能的圖形符號o機器人的運動機能是指其動作關(guān)系。o機器人的運動機能常用的圖形符號。2.2.2 機器人的圖形符號體系機器人的圖形符號體系4運動機構(gòu)的圖形符號運動機構(gòu)的圖形符號o機器人的運動機構(gòu)是指關(guān)節(jié)。o機器人的運動機構(gòu)常用的圖形符號。2.2.3 機器人的圖形符號機器人的圖形符號表示表示o機器人的描述方法可分為幾個部分：o機器人結(jié)構(gòu)簡圖、機器人運動原理圖、機器人傳動原理圖、機器人速度描述方程、機器人位姿運動學(xué)方程、機器人靜力學(xué)描述方程等。o作為圖形符號的表示，僅僅是前二種的內(nèi)容2.2.3 機器人的圖形符號機器人的圖形符號表示表示1四種坐標機器人的機構(gòu)

9、簡圖四種坐標機器人的機構(gòu)簡圖o機器人的機構(gòu)簡圖是描述機器人組成機構(gòu)的直觀圖形表達形式，是將機器人的各個運動部件用簡便的符號和圖形表達出來，o此圖可用上述的圖形符號體系中的文字與代號表示。a）直角坐標型 b） 圓柱坐標型 c） 極坐標型 d） 多關(guān)節(jié)型2.2.3 機器人的圖形符號機器人的圖形符號表示表示2機器人運動原理圖機器人運動原理圖o機器人運動原理圖是描述機器人運動的直觀圖形表達形式，是將機器人的運動功能原理用簡便的符號和圖形表達出來，此圖可用上述的圖形符號體系中的文字與代號表示。o機器人運動原理圖是建立機器人坐標系、運動和動力方程式、設(shè)計機器人傳動原理圖的基礎(chǔ)。也是我們?yōu)榱藨?yīng)用好機器人在學(xué)

10、習(xí)使用機器人時的最有效的工具。2.2.3 機器人的圖形符號機器人的圖形符號表示表示3機器人傳動原理圖機器人傳動原理圖o將機器人動力源與關(guān)節(jié)之間的運動及傳動關(guān)系用簡潔的符號表示出來，就是機器人傳動原理圖。o機器人的傳動原理圖是機器人傳動系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)，也是理解傳動關(guān)系的有效工具。2.2.3 機器人的圖形符號機器人的圖形符號表示表示4典型機器人的結(jié)構(gòu)簡圖典型機器人的結(jié)構(gòu)簡圖oABB、FUNAC、KUKA 和MOTOMAN公司有代表性的典型產(chǎn)品的機械結(jié)構(gòu)分析如下。2.2.3 機器人的圖形符號機器人的圖形符號表示表示（1）KUKA 公司生產(chǎn)的KR 5 scarao4 自由度：KUKA 公司的KR 5

11、scara，結(jié)構(gòu)簡單三個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)、一個螺紋移動關(guān)節(jié)。2.2.3 機器人的圖形符號機器人的圖形符號表示表示（1）KUKA 公司生產(chǎn)的KR 5 scarao4 自由度：KUKA 公司的KR 5 scara，結(jié)構(gòu)簡單三個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)、一個螺紋移動關(guān)節(jié)。2.2.3 機器人的圖形符號機器人的圖形符號表示表示（2）ABB 公司生產(chǎn)的IRB 2400o6 自由度：主流產(chǎn)品，ABB、FUNAC、KUKA 的大多數(shù)產(chǎn)品均為6 自由度機器人，MOTOMAN也有6自由度產(chǎn)品，它們的關(guān)節(jié)分布比較類似，多采用安川的交流驅(qū)動電機。Compiled by: Dong Chunli2.2.3 機器人的圖形符號機器人的圖形符號表示

12、表示（3）FUNAC公司生產(chǎn)的R-2000iBoFUNAC公司生產(chǎn)的R-2000iB也為6 自由度機器人。Compiled by: Dong Chunli2.2.3 機器人的圖形符號機器人的圖形符號表示表示（4）MOTOMAN 公司生產(chǎn)的IA20o7 自由度：MOTOMAN 提供IA20 的產(chǎn)品是7關(guān)節(jié)產(chǎn)品。Compiled by: Dong Chunli 2.2.3 機器人的圖形符號機器人的圖形符號表示表示（5）MOTOMAN 公司生產(chǎn)的DIA10o15 自由度：MOTOMAN 提供DIA10 的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，有15個關(guān)節(jié)。Compiled by: Dong ChunliCompiled by: Dong ChunliCompiled by: Dong Chunli5 機器人機器人直角坐標式直角坐標式Compiled by: Dong Chunli圓