機(jī)器人應(yīng)用-基礎(chǔ)知識(shí)2

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

2、.極坐標(biāo)型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)？10. 多關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)？Compiled by: Dong Chunli第第二二章章 機(jī)器人的基礎(chǔ)知識(shí)機(jī)器人的基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié) 機(jī)器人的分類 第三節(jié) 機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)第二節(jié) 機(jī)器人的基本術(shù)語(yǔ)與圖形符號(hào)第四節(jié) 機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)第五節(jié) 機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié)第二節(jié) 機(jī)器人的基本術(shù)語(yǔ)機(jī)器人的基本術(shù)語(yǔ)o 2.2.1 機(jī)器人的基本術(shù)語(yǔ)機(jī)器人的基本術(shù)語(yǔ)o 2.2.2 機(jī)器人的圖形符號(hào)體系機(jī)器人的圖形符號(hào)體系o 2.2.3 機(jī)器人的圖形符號(hào)表示機(jī)器人的圖形符號(hào)表示Compiled by: Dong Chunli2.2.1 機(jī)器人的基本術(shù)語(yǔ)機(jī)器人的基本術(shù)語(yǔ)1關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)o 關(guān)節(jié)（Joi

3、nt）：即運(yùn)動(dòng)副，是允許機(jī)器人手臂各零件之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。是兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的活動(dòng)聯(lián)接。o 高副機(jī)構(gòu)（higher pair）或簡(jiǎn)稱作高副，指的是運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩構(gòu)件通過(guò)點(diǎn)或線的接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副。2.2.1 機(jī)器人的基本術(shù)語(yǔ)機(jī)器人的基本術(shù)語(yǔ)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(duì)于另一件繞固定軸線轉(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。o 如手臂與機(jī)座、手臂與手腕，并實(shí)現(xiàn)相對(duì)回轉(zhuǎn)或擺動(dòng)的關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，由驅(qū)動(dòng)器、回轉(zhuǎn)軸和軸承組成。多數(shù)電機(jī)能直接產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但常需各種齒輪、鏈、皮帶傳動(dòng)或其他減速裝置，以獲取較大的轉(zhuǎn)矩。2.

4、2.1 機(jī)器人的基本術(shù)語(yǔ)機(jī)器人的基本術(shù)語(yǔ)1關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)（2）移動(dòng)關(guān)節(jié)o 移動(dòng)關(guān)節(jié)，又叫移動(dòng)副、滑動(dòng)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(duì)于另一件作直線運(yùn)動(dòng)的關(guān)節(jié)。兩個(gè)構(gòu)件之間只做相對(duì)移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。o 可采用直線驅(qū)動(dòng)方式傳遞運(yùn)動(dòng)，包括直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)，圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)的徑向驅(qū)動(dòng)和垂直升降驅(qū)動(dòng)，以及極坐標(biāo)結(jié)構(gòu)的徑向伸縮驅(qū)動(dòng)。直線運(yùn)動(dòng)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(dòng)元件把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)。2.2.1 機(jī)器人的基本術(shù)語(yǔ)機(jī)器人的基本術(shù)語(yǔ)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(dòng)副、分布關(guān)節(jié)，是兩桿件間的組件能使其中一件相對(duì)于另一件移動(dòng)和或繞一移動(dòng)軸

5、線轉(zhuǎn)動(dòng)的關(guān)節(jié)。其兩個(gè)構(gòu)件之間除了做相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)之外，還同時(shí)可以做相對(duì)移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)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(duì)于另一件在三個(gè)自由度上繞一固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的關(guān)節(jié)。即，組成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件能繞一球心作三個(gè)獨(dú)立的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。 。2.2.1 機(jī)器人的基本術(shù)語(yǔ)機(jī)器人的基本術(shù)語(yǔ)2連桿連桿o 連桿（Link）：n機(jī)器人手臂上被相鄰兩關(guān)節(jié)分開(kāi)的部分，是保持各關(guān)節(jié)間固定關(guān)系的剛體，是機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)中兩端分別與主動(dòng)和從動(dòng)構(gòu)件鉸接以傳遞運(yùn)動(dòng)和力的桿件。n例如在往復(fù)活塞式動(dòng)力機(jī)械和壓縮機(jī)中，用連桿來(lái)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(jī)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(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N運(yùn)動(dòng)形式，并把作用在主動(dòng)構(gòu)件上的力傳給從動(dòng)構(gòu)件以輸出功率。2.2.1 機(jī)器人的基本術(shù)語(yǔ)機(jī)器人的基本術(shù)語(yǔ)3剛度剛度o剛度（Stiffness）是機(jī)器人機(jī)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(lái)度量。 o機(jī)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(dòng)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(gè)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(diǎn)的距離都不會(huì)改變。在運(yùn)動(dòng)中，剛體上任意一條直線在各個(gè)時(shí)刻的位置都保持平行。2.2.2 機(jī)器人的圖形符號(hào)體系機(jī)器人的圖形符號(hào)體系1運(yùn)動(dòng)副的圖形符號(hào)運(yùn)動(dòng)副的圖形符號(hào)o機(jī)器人的結(jié)構(gòu)是指運(yùn)動(dòng)副。o機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的機(jī)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(jī)械完全相同。2.2.2 機(jī)器人的圖形符號(hào)體系機(jī)器人的圖形符號(hào)體系2基本運(yùn)動(dòng)的圖形符號(hào)基本運(yùn)動(dòng)的圖形符號(hào)o機(jī)器人的基本運(yùn)動(dòng)是指運(yùn)動(dòng)方向。o機(jī)器人的基本運(yùn)動(dòng)與現(xiàn)有的各種機(jī)械表示也完全相同。2.2.2 機(jī)器人的圖形符號(hào)體

8、系機(jī)器人的圖形符號(hào)體系3運(yùn)動(dòng)功能的圖形符號(hào)運(yùn)動(dòng)功能的圖形符號(hào)o機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)能是指其動(dòng)作關(guān)系。o機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)能常用的圖形符號(hào)。2.2.2 機(jī)器人的圖形符號(hào)體系機(jī)器人的圖形符號(hào)體系4運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的圖形符號(hào)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的圖形符號(hào)o機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是指關(guān)節(jié)。o機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)常用的圖形符號(hào)。2.2.3 機(jī)器人的圖形符號(hào)機(jī)器人的圖形符號(hào)表示表示o機(jī)器人的描述方法可分為幾個(gè)部分：o機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)原理圖、機(jī)器人傳動(dòng)原理圖、機(jī)器人速度描述方程、機(jī)器人位姿運(yùn)動(dòng)學(xué)方程、機(jī)器人靜力學(xué)描述方程等。o作為圖形符號(hào)的表示，僅僅是前二種的內(nèi)容2.2.3 機(jī)器人的圖形符號(hào)機(jī)器人的圖形符號(hào)表示表示1四種坐標(biāo)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)

9、簡(jiǎn)圖四種坐標(biāo)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖o機(jī)器人的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖是描述機(jī)器人組成機(jī)構(gòu)的直觀圖形表達(dá)形式，是將機(jī)器人的各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件用簡(jiǎn)便的符號(hào)和圖形表達(dá)出來(lái)，o此圖可用上述的圖形符號(hào)體系中的文字與代號(hào)表示。a）直角坐標(biāo)型 b） 圓柱坐標(biāo)型 c） 極坐標(biāo)型 d） 多關(guān)節(jié)型2.2.3 機(jī)器人的圖形符號(hào)機(jī)器人的圖形符號(hào)表示表示2機(jī)器人運(yùn)動(dòng)原理圖機(jī)器人運(yùn)動(dòng)原理圖o機(jī)器人運(yùn)動(dòng)原理圖是描述機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的直觀圖形表達(dá)形式，是將機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)功能原理用簡(jiǎn)便的符號(hào)和圖形表達(dá)出來(lái)，此圖可用上述的圖形符號(hào)體系中的文字與代號(hào)表示。o機(jī)器人運(yùn)動(dòng)原理圖是建立機(jī)器人坐標(biāo)系、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力方程式、設(shè)計(jì)機(jī)器人傳動(dòng)原理圖的基礎(chǔ)。也是我們?yōu)榱藨?yīng)用好機(jī)器人在學(xué)

10、習(xí)使用機(jī)器人時(shí)的最有效的工具。2.2.3 機(jī)器人的圖形符號(hào)機(jī)器人的圖形符號(hào)表示表示3機(jī)器人傳動(dòng)原理圖機(jī)器人傳動(dòng)原理圖o將機(jī)器人動(dòng)力源與關(guān)節(jié)之間的運(yùn)動(dòng)及傳動(dòng)關(guān)系用簡(jiǎn)潔的符號(hào)表示出來(lái)，就是機(jī)器人傳動(dòng)原理圖。o機(jī)器人的傳動(dòng)原理圖是機(jī)器人傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)，也是理解傳動(dòng)關(guān)系的有效工具。2.2.3 機(jī)器人的圖形符號(hào)機(jī)器人的圖形符號(hào)表示表示4典型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖典型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖oABB、FUNAC、KUKA 和MOTOMAN公司有代表性的典型產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu)分析如下。2.2.3 機(jī)器人的圖形符號(hào)機(jī)器人的圖形符號(hào)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(jiǎn)單三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)、一個(gè)螺紋移動(dòng)關(guān)節(jié)。2.2.3 機(jī)器人的圖形符號(hào)機(jī)器人的圖形符號(hào)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(jiǎn)單三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)、一個(gè)螺紋移動(dòng)關(guān)節(jié)。2.2.3 機(jī)器人的圖形符號(hào)機(jī)器人的圖形符號(hào)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(jī)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(dòng)電機(jī)。Compiled by: Dong Chunli2.2.3 機(jī)器人的圖形符號(hào)機(jī)器人的圖形符號(hào)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(jī)器人。Compiled by: Dong Chunli2.2.3 機(jī)器人的圖形符號(hào)機(jī)器人的圖形符號(hào)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(jī)器人的圖形符號(hào)機(jī)器人的圖形符號(hào)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(gè)關(guān)節(jié)。Compiled by: Dong ChunliCompiled by: Dong ChunliCompiled by: Dong Chunli5 機(jī)器人機(jī)器人直角坐標(biāo)式直角坐標(biāo)式Compiled by: Dong Chunli圓