機(jī)器人控制技術(shù)與實(shí)踐 課件 第1、2章 緒論、機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

1機(jī)器人控制技術(shù)與實(shí)踐2內(nèi)容1緒論2機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)3機(jī)器人電路設(shè)計(jì)4機(jī)器人中的傳感器5機(jī)器人控制系統(tǒng)6輪式巡線機(jī)器人的設(shè)計(jì)與制作7仿人競(jìng)速機(jī)器人的設(shè)計(jì)與制作3第一章緒論1.1機(jī)器人的概念與發(fā)展歷史1.2機(jī)器人的組成和分類1.3機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)1.4機(jī)器人的應(yīng)用1.5機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展41.1機(jī)器人的概念1、什么是機(jī)器人？2、機(jī)器人的任務(wù)是什么？

機(jī)器人是自動(dòng)執(zhí)行任務(wù)的機(jī)器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則行動(dòng)。協(xié)助或取代人類的工作。51.1機(jī)器人的概念體操機(jī)器人排爆機(jī)器人61.2機(jī)器人的組成和分類機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置控制系統(tǒng)感知系統(tǒng)

基座（固定或移動(dòng)）手部腕部臂部腰部電驅(qū)動(dòng)裝置液壓驅(qū)動(dòng)裝置氣壓驅(qū)動(dòng)裝置處理器關(guān)節(jié)伺服控制器內(nèi)部傳感器外部傳感器1.2機(jī)器人的組成和分類

機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是執(zhí)行驅(qū)動(dòng)裝置發(fā)出的系統(tǒng)指令。相當(dāng)于人的肢體。1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)器人底盤有固定式和移動(dòng)式兩種類型，在移動(dòng)式的類型中，有輪式、履帶式和仿人形機(jī)器人的步行式等。1.2機(jī)器人的組成和分類

驅(qū)動(dòng)裝置是驅(qū)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，按照控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)，借助于動(dòng)力元件使機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作。2、驅(qū)動(dòng)裝置

通常包括驅(qū)動(dòng)源、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等，相當(dāng)于人的肌肉、筋絡(luò)。

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可分為電氣、液壓、氣壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及它們結(jié)合起來(lái)應(yīng)用的綜合系統(tǒng)組合。1.2機(jī)器人的組成和分類

控制系統(tǒng)相當(dāng)于人的大腦，通常包括處理器及相應(yīng)的軟件代碼組成，用于進(jìn)行任務(wù)及信息處理，并給出控制信號(hào)，控制機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使其完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)和功能。3、控制系統(tǒng)1.2機(jī)器人的組成和分類

感知系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器和外部傳感器組成，相當(dāng)于人的感官。4、感知系統(tǒng)

內(nèi)部傳感器用于檢測(cè)各關(guān)節(jié)的位置、速度等變量，為閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)提供反饋信息。

外部傳感器用于檢測(cè)機(jī)器人與周圍環(huán)境之間的一些狀態(tài)變量。1.2機(jī)器人的組成和分類各部分之間的關(guān)系內(nèi)部傳感器（位形檢測(cè)）控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作對(duì)象外部傳感器（環(huán)境檢測(cè)）處理器關(guān)節(jié)控制器1.2機(jī)器人的組成和分類1、按用途分類

國(guó)際上通常將機(jī)器人分為工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人兩大類。我國(guó)按應(yīng)用環(huán)境將機(jī)器人分為工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人兩大類。工業(yè)機(jī)器人弧焊機(jī)器人點(diǎn)焊機(jī)器人搬運(yùn)機(jī)器人裝配機(jī)器人噴涂機(jī)器人拋光機(jī)器人1.2機(jī)器人的組成和分類2、按驅(qū)動(dòng)形式分類名稱特征說(shuō)明氣動(dòng)機(jī)器人以壓縮空氣來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，動(dòng)作迅速、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，但工作速度的穩(wěn)定性差等。液壓傳動(dòng)機(jī)器人以液壓方式驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其傳動(dòng)平穩(wěn)、動(dòng)作靈敏、出力大，但要求密封性較高。電動(dòng)機(jī)器人采用電動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，常用的有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)和交流驅(qū)動(dòng)，其控制方法靈活、結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單。1.2機(jī)器人的組成和分類名稱

特征說(shuō)明

第一代機(jī)器人（可編程及示教再現(xiàn)）按事先示教或編程的位置和姿態(tài)進(jìn)行重復(fù)作業(yè)的機(jī)器人。（實(shí)用，主要用于搬運(yùn)，噴漆，點(diǎn)焊等）第二代機(jī)器人（感知機(jī)器人）帶有如視覺(jué)觸覺(jué)等外部傳感器，具有不同程度感知環(huán)境并自行修正程序的功能?？赏瓿奢^為復(fù)雜的作業(yè)，如裝配，檢查等第三代機(jī)器人（智能機(jī)器人）除具有外部感覺(jué)感知功能，還具有一定決策和規(guī)劃的能力，從而可適應(yīng)環(huán)境的變化而自主地工作。3、按智能水平分類1.3機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)研究?jī)?nèi)容涉及基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究?jī)蓚€(gè)方面(1)機(jī)械設(shè)計(jì)； (2)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和控制；(3)軌跡設(shè)計(jì)和路徑規(guī)劃；(4)傳感器(包括內(nèi)部傳感器和外部傳感器)；(5)機(jī)器人視覺(jué)；(6)機(jī)器人語(yǔ)言；(7)裝置與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；(8)機(jī)器人智能等。1.3機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)1、信息感知

感知是機(jī)器人與環(huán)境、機(jī)器人與人以及機(jī)器人之間進(jìn)行交互的基礎(chǔ)。通常機(jī)器人感知外部環(huán)境的方法，就是通過(guò)傳感器采集外部的信息，進(jìn)行分析處理。1.3機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的指令完成機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和作業(yè)任務(wù)，通常由運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行結(jié)構(gòu)組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)1.3機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)

機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的指令完成機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和作業(yè)任務(wù)，通常由運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行結(jié)構(gòu)組成。1.3機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)

機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的指令完成機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和作業(yè)任務(wù)，通常由運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行結(jié)構(gòu)組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)1.3機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)3、運(yùn)動(dòng)控制

對(duì)于一個(gè)具有高度智能的機(jī)器人，它的控制系統(tǒng)實(shí)際上包含了任務(wù)規(guī)劃、動(dòng)作規(guī)劃、軌跡規(guī)劃和伺服控制等多個(gè)層次。

機(jī)器人的工作方式主要包括半自動(dòng)和全自動(dòng)的方式。半自動(dòng)的機(jī)器人需要人機(jī)接口來(lái)控制機(jī)器人的工作，全自動(dòng)工作的機(jī)器人可完全根據(jù)環(huán)境情況和預(yù)置程序完成所需的任務(wù)。1.4機(jī)器人的應(yīng)用1、工業(yè)機(jī)器人1.4機(jī)器人的應(yīng)用2、服務(wù)機(jī)器人家庭服務(wù)機(jī)器人1.4機(jī)器人的應(yīng)用2、服務(wù)機(jī)器人娛樂(lè)服務(wù)機(jī)器人1.4機(jī)器人的應(yīng)用2、服務(wù)機(jī)器人醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人1.4機(jī)器人的應(yīng)用3、水下機(jī)器人

在未知的水下環(huán)境，由于機(jī)器人的承受能力大大超過(guò)載人系統(tǒng)，并且能完成許多載人系統(tǒng)無(wú)法完成的工作，所以水下機(jī)器人逐漸扮演著越來(lái)越重要的角色。

水下機(jī)器人分為兩種，一種為遠(yuǎn)程遙控潛器（ROV）；另一種稱為自治水下潛器（AUV）。前者是帶纜操作，后者是無(wú)纜操作。1.4機(jī)器人的應(yīng)用3、水下機(jī)器人“藍(lán)鰭金槍魚”水下機(jī)器人“探索者”號(hào)水下機(jī)器人1.4機(jī)器人的應(yīng)用4、無(wú)人機(jī)1.4機(jī)器人的應(yīng)用5、空間機(jī)器人“索杰納”火星車“玉兔號(hào)”月球車1.5機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展智能機(jī)器人技術(shù)材料感知仿生網(wǎng)絡(luò)微型智能交互前沿技術(shù)探索多機(jī)器人協(xié)調(diào)技術(shù)人－機(jī)器人和諧共存與交互網(wǎng)絡(luò)化與移動(dòng)感知新型機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)仿生運(yùn)動(dòng)與智能控制微納操作技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)仿生與生物機(jī)器人極地科考機(jī)器人助老助殘家庭服務(wù)微制造機(jī)器人裝備核工業(yè)機(jī)器人油氣管道檢測(cè)電力檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)集成應(yīng)用示范1.5機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展1、軟體機(jī)器人

軟體機(jī)器人與常見的剛硬材質(zhì)機(jī)器人不同，是一類由軟體驅(qū)動(dòng)材料構(gòu)成的新型仿生連續(xù)體機(jī)器人。

氣動(dòng)軟體機(jī)器人1.5機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展2、感知與交互

軟體機(jī)器人與常見的剛硬材質(zhì)機(jī)器人不同，是一類由軟體驅(qū)動(dòng)材料構(gòu)成的新型仿生連續(xù)體機(jī)器人。表面肌電信號(hào)來(lái)控制機(jī)械臂1.5機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展2、感知與交互利用腦電接口控制機(jī)械臂1.5機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展3、智能技術(shù)

多機(jī)器人系統(tǒng)是近年來(lái)探索的一項(xiàng)新型智能技術(shù)。多機(jī)器人協(xié)作汽車裝配無(wú)人機(jī)集群偵察小結(jié)機(jī)器人的主要組成部分和功能。機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)。機(jī)器人的應(yīng)用。機(jī)器人未來(lái)主要研究方向。35機(jī)器人控制技術(shù)與實(shí)踐

36第二章機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)2.1機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的主要參數(shù)2.2機(jī)械臂2.3行走機(jī)構(gòu)2.4機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例2.53D打印37第二章機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是機(jī)器人的支承基礎(chǔ)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，具備完善、合理的結(jié)構(gòu)是保證機(jī)器人是能夠精準(zhǔn)、高效工作的基礎(chǔ)。機(jī)械結(jié)構(gòu)的缺陷會(huì)限制功能的發(fā)揮，即使程序再完美也無(wú)法達(dá)到期望的效果，因此機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接決定機(jī)器人工作性能的好壞。382.1機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的主要參數(shù)

一、自由度

機(jī)器人的自由度是指確定機(jī)器人關(guān)節(jié)在空間的位置和姿態(tài)時(shí)所需要的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸的數(shù)目，通常機(jī)器人的自由度數(shù)等于關(guān)節(jié)數(shù)目。392.1機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的主要參數(shù)

二、工作范圍

工作范圍是指機(jī)器人執(zhí)行器（如手臂末端或手腕中心）所能到達(dá)的所有空間區(qū)域的集合，也稱為工作區(qū)域。

工作范圍的形狀取決于機(jī)器人的自由度數(shù)和各運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)的類型與配置。（a）側(cè)視圖（b）俯視圖402.1機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的主要參數(shù)

三、工作速度

工作速度是指機(jī)器人在工作載荷下，機(jī)械接口中心在單位時(shí)間內(nèi)勻速移動(dòng)的距離或轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。

工作速度受機(jī)器人所承載的重量和位置精度有密切的關(guān)系，且影響著機(jī)器人的工作效率。412.1機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的主要參數(shù)

四、工作載荷

工作載荷是指機(jī)器人在工作范圍內(nèi)的任何位姿上所能承受的最大負(fù)載，一般用質(zhì)量、力矩、慣性矩表示。

機(jī)器人的載荷與負(fù)載的質(zhì)量，以及移動(dòng)速度和加速度大小與方向有著密切關(guān)系。

工作載荷還受機(jī)器人末端操作器的質(zhì)量和慣性力影響，為了保證安全，一般將高速運(yùn)行時(shí)所能抓取的工件重量作為承載能力指標(biāo)。422.1機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的主要參數(shù)

五、驅(qū)動(dòng)方式

驅(qū)動(dòng)裝置是機(jī)器人的動(dòng)力之源，目前機(jī)器人常用的三種驅(qū)動(dòng)器分別為液壓式、氣動(dòng)式和電氣式。

其選擇原則主要有：（1）驅(qū)動(dòng)裝置的選擇應(yīng)以作業(yè)要求、生產(chǎn)環(huán)境為先決條件，以價(jià)格高低、技術(shù)水平為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（2）驅(qū)動(dòng)裝置要求關(guān)鍵指標(biāo)：力矩大、調(diào)速范圍寬、慣量小和尺寸小432.1機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的主要參數(shù)

六、精度

精度代表的是機(jī)器人在空間內(nèi)，將其執(zhí)行裝置定位到程序設(shè)定位置的能力。

通常機(jī)器人精度主要是指定位精度，具體是指機(jī)器人執(zhí)行末端實(shí)際能到達(dá)的位置與目標(biāo)位置之間的差異。442.1機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的主要參數(shù)

七、重復(fù)性

重復(fù)性是指從同樣的位置開始，采用相同的程序、載荷和安裝設(shè)置，機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠到達(dá)目標(biāo)位置的有效球形空間半徑。

重復(fù)性代表了機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)在相同的命令下，多次返回至同一位置的能力，可度量多次軌跡之間的誤差。它是衡量一系列誤差值的密集度，即重復(fù)度。452.1機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的主要參數(shù)

八、分辨率

分辨率是指能夠由機(jī)器人執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)的最小增量值，比如移動(dòng)距離或轉(zhuǎn)動(dòng)角度。

機(jī)器人通過(guò)傳感器控制運(yùn)動(dòng)和精確定位時(shí)，分辨率是重要的參數(shù)之一。目前多數(shù)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分辨率是依據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)編碼器的分辨率，或伺服電機(jī)和傳動(dòng)裝置的步長(zhǎng)來(lái)計(jì)算獲得。462.2機(jī)械臂

常見的各類機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)主要分為三部分：機(jī)身、手臂（包括手腕）和手部。472.2機(jī)械臂

一、機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)

機(jī)器人手臂是連接機(jī)身和手腕的部分，用于改變手部的空間位置，并將各種載荷傳遞到機(jī)座。

常見關(guān)節(jié)型機(jī)器人的機(jī)械臂主要由腰部、臂部和手腕組成。482.2機(jī)械臂

二、關(guān)節(jié)

關(guān)節(jié)，也稱為運(yùn)動(dòng)副，在運(yùn)動(dòng)學(xué)上是指兩個(gè)物體之間的連接，它限制了兩個(gè)物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以相互連接的兩個(gè)物體便構(gòu)成了一個(gè)關(guān)節(jié)。（a）垂直平移（b）平行平移（c）平面旋轉(zhuǎn)（d）空間旋轉(zhuǎn)492.2機(jī)械臂

1、平移關(guān)節(jié)

平移關(guān)節(jié)，又稱為平移副、棱柱關(guān)節(jié)或滑動(dòng)關(guān)節(jié)，是兩桿件間的組件能使其中一件相對(duì)于另一件作直線運(yùn)動(dòng)的關(guān)節(jié)。

平移關(guān)節(jié)有兩種基本類型：?jiǎn)渭?jí)型和伸縮型。單級(jí)型關(guān)節(jié)由一個(gè)可以沿另一個(gè)固定表面移動(dòng)的表面組成。伸縮型關(guān)節(jié)本質(zhì)上是由單級(jí)型關(guān)節(jié)組合而成。502.2機(jī)械臂

2、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)

旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，又稱為回轉(zhuǎn)副、回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，是連接兩桿件的組件能使其中一件相對(duì)于另一件繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的關(guān)節(jié)，兩個(gè)構(gòu)件之間只做相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。

旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的剛度或者抵抗其他干擾運(yùn)動(dòng)的能力是其最重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一。在剛度設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的關(guān)鍵因素有軸的直徑、誤差和間隙，軸承的支撐結(jié)構(gòu)，以及在梁上加載合適的預(yù)載荷。512.2機(jī)械臂

三、腕部的結(jié)構(gòu)

機(jī)器人腕部是連接手部和手臂的部分，主要用于給手臂傳遞作業(yè)載荷和改變手部的空間方向。

腕部能分別在X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，即具有翻轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)（Roll，R關(guān)節(jié)）、折曲關(guān)節(jié)（Bend，B關(guān)節(jié)）、移動(dòng)關(guān)節(jié)（Translate，T關(guān)節(jié)）。522.2機(jī)械臂

三、腕部的結(jié)構(gòu)

532.2機(jī)械臂

四、手部結(jié)構(gòu)

機(jī)器人的手也叫末端操作器或末端執(zhí)行器，是在機(jī)械臂腕部配置的操作機(jī)構(gòu)，相當(dāng)于人的手，其主要作用是夾持工件或按照規(guī)定的程序完成指定的工作。

542.2機(jī)械臂

五、傳動(dòng)方式

機(jī)器人傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本要求主要有：（1）結(jié)構(gòu)緊湊，即同比體積最小、重量最輕；（2）傳動(dòng)剛度大，即承受力矩作用時(shí)變形要小，以提高整機(jī)的固有領(lǐng)率，降低整機(jī)的低頻振動(dòng)；（3）回差小，即旋轉(zhuǎn)變向時(shí)空行程要小，以得到較高的位置控制精度；（4）壽命長(zhǎng)與價(jià)格低。

552.2機(jī)械臂

五、傳動(dòng)方式

1.齒輪傳動(dòng)

齒輪傳動(dòng)是通過(guò)齒輪傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，是現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣泛的一種機(jī)械傳動(dòng)方式。562.2機(jī)械臂

五、傳動(dòng)方式

2.帶傳動(dòng)

帶傳動(dòng)是利用張緊在帶輪上的柔性帶進(jìn)行運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力傳遞的一種機(jī)械傳動(dòng)，通常由主動(dòng)輪1、從動(dòng)輪2和張緊在兩輪上的環(huán)形帶3組成。572.2機(jī)械臂

五、傳動(dòng)方式

3.鏈傳動(dòng)

鏈傳動(dòng)是通過(guò)鏈條與鏈輪的嚙合，將主動(dòng)鏈輪的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞到從動(dòng)鏈輪的一種傳動(dòng)方式。582.3行走機(jī)構(gòu)

行走機(jī)構(gòu)是機(jī)器人實(shí)現(xiàn)迅速靈活移動(dòng)的關(guān)鍵部分，它由驅(qū)動(dòng)裝置、位置檢測(cè)元件、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳感器、電纜及管路等組成。固定軌跡式主要應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人，而無(wú)固定軌跡式按機(jī)器人的行走方式可分為輪式、履帶式和足式。

592.3行走機(jī)構(gòu)

一、足式

足式行走機(jī)構(gòu)能較好地適應(yīng)崎嶇地形，因其行走觸地點(diǎn)是離散的，可選擇優(yōu)化其可能到達(dá)的地面支撐點(diǎn)，602.3行走機(jī)構(gòu)

一、足式

1.單足機(jī)器人

單足機(jī)器人因其單條腿的結(jié)構(gòu)特性，導(dǎo)致其平衡性較差，且行走困難。

早期的單足機(jī)器人是模仿青蛙的跳躍運(yùn)動(dòng)被設(shè)計(jì)為彈跳式機(jī)器人。

單足彈跳機(jī)器人相比輪式和爬行機(jī)器人可跳躍數(shù)倍于自身高度的障礙物，且彈跳運(yùn)動(dòng)的爆發(fā)性有利于其躲避危險(xiǎn)，這也促進(jìn)了單足彈跳機(jī)器的研究發(fā)展。612.3行走機(jī)構(gòu)

一、足式

2.雙足機(jī)器人

雙足機(jī)器人是仿人雙足直立行走和能完成相關(guān)動(dòng)作的類人機(jī)器人。

雙足步行機(jī)器人對(duì)非結(jié)構(gòu)性的復(fù)雜地面具有良好的適應(yīng)性、自動(dòng)化程度高，并且移動(dòng)盲區(qū)小等優(yōu)點(diǎn)，使其成為機(jī)器人領(lǐng)域的重要發(fā)展方向之一。622.3行走機(jī)構(gòu)

一、足式

3.多足機(jī)器人

多足機(jī)器人是一種具有冗余驅(qū)動(dòng)、多支鏈、時(shí)變拓?fù)溥\(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的足式機(jī)器人。

多足一般指四足以及四足以上，常見多足機(jī)器人同雙足一樣多采用對(duì)稱式足部結(jié)構(gòu)，最典型的就是四足機(jī)器人和六足機(jī)器人。

632.3行走機(jī)構(gòu)

二、輪式

輪式行走機(jī)構(gòu)是以驅(qū)動(dòng)輪子來(lái)帶動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行移動(dòng)，較適合平坦的路面，由于其具有自重輕、承載大、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)和控制相對(duì)方便、行走速度快、工作效率高等特點(diǎn)，從而被廣泛應(yīng)用，在陸地機(jī)器人中輪式也是使用最多的行走機(jī)構(gòu)。

642.3行走機(jī)構(gòu)

二、輪式

1.車輪形式

輪式行走機(jī)構(gòu)的車輪形式取決于其使用的地形地貌和車輛載重情況。常見的車輪有：實(shí)心、充氣、全向輪（OmniWheel）或麥克納姆輪（MecanumWheel）。

652.3行走機(jī)構(gòu)

二、輪式

2.車輪的配置和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)

車輪行走機(jī)構(gòu)根據(jù)車輪的數(shù)量可分為：一輪、二輪、三輪、四輪以及多輪機(jī)構(gòu)。其中，一輪和二輪行走機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性問(wèn)題一定程度上限制了其應(yīng)用范圍；三輪和四輪則相對(duì)穩(wěn)定，被廣泛應(yīng)用于日常生活中的輪式行走機(jī)構(gòu)中。

662.3行走機(jī)構(gòu)

二、輪式

3.輪式越障機(jī)構(gòu)

常規(guī)的輪式行走機(jī)構(gòu)對(duì)崎嶇不平地面適應(yīng)性較差，為了提高輪式機(jī)器人的地面適應(yīng)能力，研究人員開發(fā)了輪式越障機(jī)構(gòu)。

672.3行走機(jī)構(gòu)

三、履帶式

履帶式行走機(jī)構(gòu)是輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)的拓展，其通過(guò)在驅(qū)動(dòng)輪和一系列滾輪外側(cè)環(huán)繞循環(huán)履帶，使車輪不直接與地面接觸，而是通過(guò)循環(huán)履帶與地面發(fā)生作用，再通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪帶動(dòng)履帶，實(shí)現(xiàn)車輪在履帶上的相對(duì)滾動(dòng)的同時(shí)，履帶在地面反復(fù)連續(xù)向前鋪設(shè)，從而帶動(dòng)底盤運(yùn)動(dòng)。

682.3行走機(jī)構(gòu)

三、履帶式

1.履帶式行走機(jī)構(gòu)的組成與形狀

履帶式行走機(jī)構(gòu)主要由履帶、驅(qū)動(dòng)鏈輪、支撐輪、拖帶輪和張緊輪組成。

692.3行走機(jī)構(gòu)

三、履帶式

1.履帶式行走機(jī)構(gòu)的組成與形狀

常見的履帶式行走機(jī)構(gòu)的形狀有：一字形和倒梯形。

702.4機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例

本節(jié)主要介紹如何通過(guò)SolidWorksCAD軟件來(lái)制作一個(gè)結(jié)構(gòu)件實(shí)例。一、SolidWorks簡(jiǎn)介SolidWorksCAD軟件是一款機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序。用戶使用它能快速地按照其設(shè)計(jì)思路繪制草圖，嘗試運(yùn)用多種模型特性與不同尺寸，生成模型和工程圖。712.4機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例

二、SolidWorks基礎(chǔ)知識(shí)

1、用戶界面SolidWorks應(yīng)用程序的用戶界面包括：文檔窗口、工具和功能選擇等，幫助高效率地生成和編輯模型。SolidWorks文檔窗口的管理器窗口主要包括：FeatureManager、PropertyManager和ConfigurationManager。SolidWorks應(yīng)用程序可通過(guò)多種方式來(lái)選擇不同功能并執(zhí)行任務(wù)。當(dāng)執(zhí)行某項(xiàng)任務(wù)時(shí)，例如繪制實(shí)體的草圖或應(yīng)用特征，SolidWorks應(yīng)用程序還會(huì)給出反饋，例如指針、推理線、預(yù)覽等。722.4機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例

二、SolidWorks基礎(chǔ)知識(shí)

2、草圖草圖是大多數(shù)三維模型的基礎(chǔ)。通常，創(chuàng)建模型的第一步就是繪制草圖，隨后可以從草圖生成特征。將一個(gè)或多個(gè)特征組合即生成零件。然后，可以組合和配合適當(dāng)?shù)牧慵陨裳b配體。從零件或裝配體，就可以生成工程圖。732.4機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例

二、SolidWorks基礎(chǔ)知識(shí)

3、特征完成草圖以后，使用拉伸或旋轉(zhuǎn)等特征來(lái)生成三維模型。742.4機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例

二、SolidWorks基礎(chǔ)知識(shí)

4、裝配體裝配體是多個(gè)相關(guān)零件的集合，該SolidWorks文件的擴(kuò)展名為.sldasm。裝配體最少可以包含兩個(gè)零部件，最多可以包含超過(guò)一千個(gè)零部件。這些零部件可以是零件，也可以是稱為子裝配體的其它裝配體。752.4機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例

二、SolidWorks基礎(chǔ)知識(shí)

5、工程圖工程圖可以由零件或裝配體模型生成。工程圖提供有多個(gè)視圖，例如標(biāo)準(zhǔn)三視圖和等軸側(cè)視圖等，還可以從模型文件導(dǎo)入尺寸并且添加工程圖注解（例如基準(zhǔn)目標(biāo)符