《機器人結(jié)構(gòu)設計》課件

機器人本體的結(jié)構(gòu)形式

第二章機器人的主要結(jié)構(gòu)機器人本體執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動裝置控制系統(tǒng)感知系統(tǒng)手部（操作器）腕部臂部腰部電驅(qū)動裝置液壓驅(qū)動裝置氣壓驅(qū)動裝置處理器關節(jié)伺服控制器內(nèi)部傳感器外部傳感器

基座（固定或移動）傳動裝置ppt課件機器人本體的結(jié)構(gòu)形式第二章機器人的主要結(jié)構(gòu)機器人2手部腕部小臂（上臂）大臂（下臂）腰部

基座控制柜示教盒ppt課件2手部腕部小臂（上臂）大臂腰部基座控制柜示教盒ppt課件32.1機器人本體設計的步驟1、作業(yè)分析

作業(yè)分析包括任務分析和環(huán)境分析，不同的作業(yè)任務和環(huán)境對機器人操作及的方案設計有著決定性的影響。2、總體方案設計

（1）確定動力源（2）確定構(gòu)型和安裝方式（3）確定自由度（4）確定動力容量和傳動方式

（5）優(yōu)化運動參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)（6）確定平衡方式和平衡量

（7）繪制機構(gòu)運動簡圖

ppt課件32.1機器人本體設計的步驟1、作業(yè)分析2、總體方案43、結(jié)構(gòu)設計包括機器人驅(qū)動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)的配置及其結(jié)構(gòu)設計，關節(jié)及桿件的結(jié)構(gòu)設計，平衡機構(gòu)的設計，走線及電器接口設計等。4、動特性分析

估算慣性參數(shù)，建立系統(tǒng)動力學模型進行仿真、分析，確定其結(jié)構(gòu)固有頻率和響應特性。5、施工設計

完成施工圖設計，編制相關技術文件。ppt課件43、結(jié)構(gòu)設計4、動特性分析5、施工設計ppt課件例：六自由度輕型機械臂的設計機械臂的設計指標：ppt課件例：六自由度輕型機械臂的設計機械臂的設計指標：ppt課件構(gòu)型設計原則自由度為主，兼顧復雜程度、剛度及控制難度關節(jié)運動范圍盡可能大關節(jié)無奇異工作空間無死區(qū)，至少6自由度構(gòu)型合理，驅(qū)動、傳動布置模塊化ppt課件構(gòu)型設計原則自由度為主，兼顧復雜程度、剛度及控制難度ppt課幾何構(gòu)型考慮運動學逆解的存在性：1）三個相鄰關節(jié)軸線交于一點，2）三個相鄰關節(jié)軸線相互平行ppt課件幾何構(gòu)型考慮運動學逆解的存在性：1）三個相鄰關節(jié)軸線交于一6自由度輕型臂構(gòu)型ppt課件6自由度輕型臂構(gòu)型ppt課件傳動方案設計ppt課件傳動方案設計ppt課件集成化設計驅(qū)動、傳動、傳感、控制ppt課件集成化設計驅(qū)動、傳動、傳感、控制ppt課件集成化設計電氣及傳感器ppt課件集成化設計電氣及傳感器ppt課件2.2機器人的驅(qū)動與傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)驅(qū)動器（通過聯(lián)軸器）帶動傳動裝置(一般為減速器)，再通過關節(jié)軸帶動桿件運動。最常用的運動關節(jié)——轉(zhuǎn)動關節(jié)和移(直)動關節(jié)。為了進行位置和速度控制，驅(qū)動系統(tǒng)中還包括位置和速度檢測元件。2.2.1驅(qū)動—傳動系統(tǒng)的構(gòu)成ppt課件2.2機器人的驅(qū)動與傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)驅(qū)動器（通過131—碼盤；2—測速機；3—電機；4—聯(lián)軸器；5—傳動裝置；6—轉(zhuǎn)動關節(jié)；7—桿8—電機；

9—聯(lián)軸器；10—螺旋副；11—移動關節(jié)；12—電位器(或光柵尺)

伺服電機驅(qū)動關節(jié)——伺服電機+聯(lián)軸節(jié)+傳動裝置+運動關節(jié)+反饋元件ppt課件131—碼盤；8—電機；伺服電機驅(qū)動關節(jié)——伺服電機+1．電動驅(qū)動裝置

電動驅(qū)動裝置的能源簡單，速度變化范圍大，效率高，速度和位置精度都很高。但它們多與減速裝置相聯(lián)，直接驅(qū)動比較困難。電動驅(qū)動裝置又可分為直流(DC)、交流(AC)伺服電機驅(qū)動和步進電機驅(qū)動。直流伺服電機電刷易磨損，且易形成火花。無刷直流電機也得到了越來越廣泛的應用。步進電機驅(qū)動多為開環(huán)控制，控制簡單但功率不大，多用于低精度小功率機器人系統(tǒng)。2.2.2驅(qū)動裝置的類型和特點直流電機（有刷）步進電機盤式無刷直流電機交流伺服電機ppt課件1．電動驅(qū)動裝置2.2.2驅(qū)動裝置的類型和特點直流電機（有152.液壓驅(qū)動裝置優(yōu)點：功率大，可省去減速裝置直接與被驅(qū)動的桿件相連，結(jié)構(gòu)緊湊，剛度好，響應快，伺服驅(qū)動具有較高的精度。缺點：需要增設液壓源，易產(chǎn)生液體泄漏，不適合高、低溫場合，故液壓驅(qū)動目前多用于特大功率的機器人系統(tǒng)。

液壓馬達液壓擺動馬達液壓控制閥液壓泵ppt課件152.液壓驅(qū)動裝置液壓馬達液壓擺動馬達液壓控制閥液壓泵ppt課件ppt課件ppt課件ppt課件ppt課件ppt課件應用：并聯(lián)機器人（六自由度搖擺臺）ppt課件應用：并聯(lián)機器人（六自由度搖擺臺）ppt課件203．氣動驅(qū)動裝置氣壓驅(qū)動的結(jié)構(gòu)簡單，清潔，動作靈敏，具有緩沖作用。但與液壓驅(qū)動裝置相比，功率較小，剛度差，噪音大，速度不易控制，所以多用于精度不高的點位控制機器人。

氣動馬達氣動擺動馬達氣缸氣泵氣動三大件氣動控制閥ppt課件203．氣動驅(qū)動裝置氣動馬達氣動擺動馬達氣缸氣泵氣動三大件氣21

4．其它驅(qū)動裝置

作為特殊的驅(qū)動裝置，有壓電晶體、形狀記憶合金、人工肌肉等。壓電微驅(qū)動并聯(lián)機器人形狀記憶合金驅(qū)動機器人手ppt課件214．其它驅(qū)動裝置壓電微驅(qū)動并聯(lián)機器人形狀記憶合金22

驅(qū)動裝置的選擇應以作業(yè)要求、生產(chǎn)環(huán)境為先決條件，以價格高低、技術水平為評價標準。一般說來，目前負荷為100kg以下的,可優(yōu)先考慮電動驅(qū)動裝置。只須點位控制且負荷較小者，或有防暴、清潔等特殊要求者，可采用氣動驅(qū)動裝置。負荷很大或機器人周圍已有液壓源的常溫場合，可采用液壓驅(qū)動裝置。對于驅(qū)動裝置來說，最重要的指標要求是起動力矩大，調(diào)速范圍寬，慣量小，尺寸小，同時還要有性能好、與之配套的數(shù)字控制系統(tǒng)。5．驅(qū)動裝置的選擇原則ppt課件22驅(qū)動裝置的選擇應以作業(yè)要求、生產(chǎn)環(huán)境為先決條件，以價232.2.3機器人的常用傳動機構(gòu)1.機器人傳動機構(gòu)的基本要求(1)結(jié)構(gòu)緊湊，即同比體積最小、重量最輕；(2)傳動剛度大，即承受力矩作用時變形要小，以提高整機的固有領率，降低整機的低頻振動；(3)回差小，即由正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)時空行程要小，以得到較高的位置控制精度；(4)壽命長、價格低。

微電機+減速器微小型減速器ppt課件232.2.3機器人的常用傳動機構(gòu)1.機器人傳動機構(gòu)的基242.機器人常用傳動機構(gòu)機器人幾乎使用了目前出現(xiàn)的絕大多數(shù)傳動機構(gòu)。ppt課件242.機器人常用傳動機構(gòu)ppt課件25ppt課件25ppt課件26

其中腰關節(jié)最常用諧波傳動、齒輪/蝸輪傳動；臂關節(jié)最常用諧波傳動、RV擺線針輪行星傳動和滾動螺旋傳動。腕關節(jié)最常用齒輪傳動、諧波傳動、同步帶傳動和綱繩傳動。ppt課件26其中腰關節(jié)最常用諧波傳動、齒輪/蝸輪傳動；臂關節(jié)27關節(jié)是操作機各桿件間的結(jié)合部分，通常為轉(zhuǎn)動和移動兩種類型。工業(yè)機器人前三關節(jié)通常稱作腰關節(jié)、肩關節(jié)和肘關節(jié)，它們決定了操作機的位置。后面關節(jié)決定了操作機的姿態(tài)，稱作腕部關節(jié)。

2.3.1腰關節(jié)腰關節(jié)為回轉(zhuǎn)關節(jié)，既承受很大的軸向力、徑向力，又承受傾翻力矩，且應具有較高的運動精度和剛度。腰關節(jié)多采用高剛性的RV減速器傳動，也可采用諧波傳動、擺線針輪或蝸桿傳動。其轉(zhuǎn)動副多采用薄壁軸承或四點接觸軸承，有的還設計有調(diào)隙機構(gòu)。對于液壓驅(qū)動關節(jié)，多采用回轉(zhuǎn)缸+齒輪傳動機構(gòu)。

2.3

工業(yè)機器人關節(jié)的構(gòu)造及其傳動配置ppt課件27關節(jié)是操作機各桿件間的結(jié)合部分，通常為轉(zhuǎn)動和移動兩種類型281—電機；2—RV減速器，3—支架，4—交叉滾子軸承；5—電纜同軸式腰關節(jié)〔電機上置)12345ppt課件281—電機；2—RV減速器，3—支架，4—交叉滾29同軸式腰關節(jié)(電機下置)1—腰部固定立柱殼體；2—腰部回轉(zhuǎn)殼體；3—四點接觸球軸承；4—伺服電機組件；5—諧波減速器；54ppt課件29同軸式腰關節(jié)(電機下置)1—腰部固定立柱殼體；54pp30平行軸式腰關節(jié)21341—電機；2—齒輪；3—空心立柱；4—軸承ppt課件30平行軸式腰關節(jié)21341—電機；ppt課件31

由上面的圖例可以看出，腰關節(jié)的回轉(zhuǎn)副主要是兩種類型：使用交叉滾子或四點接觸式軸承的同軸式或平行軸式。

同軸式腰關節(jié)結(jié)構(gòu)緊湊，腰關節(jié)高度尺寸小(使用特制軸承的緣故)，但關節(jié)的各種電纜走線比較困難，大多是在固定的中間柱體外面留有較大的環(huán)形空間，使電纜以盤旋的形式松松地套在中間柱體上，當腰支架等機體轉(zhuǎn)動時，電纜猶如盤旋彈簧般收緊或放松。對于平行軸式腰關節(jié)，電纜則可方便地通過中空軸，聯(lián)接于支座的固定接線板上。ppt課件31由上面的圖例可以看出，腰關節(jié)的回轉(zhuǎn)副主要是兩種類型：使322.3.2肩關節(jié)和肘關節(jié)對于開式連桿結(jié)構(gòu)，肩關節(jié)（大臂關節(jié)）位于腰部的支座上，多采用RV減速器傳動、諧波傳動或擺線針輪傳動；也可采用滾動螺旋組合連桿機構(gòu)或直接應用齒輪機構(gòu)。肘關節(jié)（小臂關節(jié)）位于大臂與小臂的聯(lián)接處，多采用諧波傳動、擺線針輪或齒輪傳動等。

關節(jié)結(jié)構(gòu)形式有：1、同軸式配置——電機軸線與關節(jié)軸線重合。

2、偏置式配置——

電機軸線與關節(jié)軸線偏離一定距離。同軸減速傳動結(jié)構(gòu)ppt課件322.3.2肩關節(jié)和肘關節(jié)關節(jié)結(jié)構(gòu)形式有：同軸減速傳動33同軸減速傳動結(jié)構(gòu)1—腰支座；2,7—RV減速器；3,6—驅(qū)動電機；4—大臂；5—曲柄；8—軸承。12345678ppt課件33同軸減速傳動結(jié)構(gòu)1—腰支座；12345678ppt課件341—大臂；2—關節(jié)1電機；3—小臂定位板；4—小臂；5—氣動閥；6—立柱；7—直齒輪；8—中間齒輪；9—機座；10—主齒輪；11—管形連接軸；12—手腕偏置減速傳動結(jié)構(gòu)(PUMA)ppt課件341—大臂；偏置減速傳動結(jié)構(gòu)(PUMA)ppt課件35ppt課件35ppt課件36

直動關節(jié)

直動關節(jié)可有兩種類型；電機驅(qū)動和液壓驅(qū)動。前者多采用滾動絲杠和導柱(軌)式；后者可采用油缸驅(qū)動齒輪齒條的移動結(jié)構(gòu)。導柱(軌)起到導向及承受支承力與彎矩矩的作用。ppt課件36直動關節(jié)ppt課件37

多關節(jié)柔性臂多關節(jié)柔性臂也稱作象鼻型或蛇型臂。其手臂由多節(jié)串聯(lián)而成，原來意義上的臂(大臂、小臂)已演化成一個節(jié)，節(jié)與節(jié)之間可以相對擺動。嚴格講，多關節(jié)柔性臂并不是全柔性的，稱其為蛇型臂較為合適。由于柔性臂的關節(jié)多，能滿足避障等特殊需要。多級聯(lián)動萬向節(jié)柔性臂多級獨立驅(qū)動萬向節(jié)柔性臂ppt課件37多關節(jié)柔性臂多級聯(lián)動萬向節(jié)柔性臂多級獨立驅(qū)動萬向節(jié)柔性38多節(jié)萬向節(jié)型柔性臂ppt課件38多節(jié)萬向節(jié)型柔性臂ppt課件39脊骨式多節(jié)柔性臂ppt課件39脊骨式多節(jié)柔性臂ppt課件40連桿式多節(jié)型柔性臂1—定長剛性臂；2—并聯(lián)機構(gòu)柔性臂ppt課件40連桿式多節(jié)型柔性臂1—定長剛性臂；2—并聯(lián)機構(gòu)柔性臂412.3.3手腕關節(jié)1、單自由度手腕

SCARA水平關節(jié)裝配機器人的手腕只有繞垂直軸的一個旋轉(zhuǎn)自由度，用于調(diào)整裝配件的方位。SCARA機器人

傳動為兩級等徑輪齒形帶，所以大、小臂的轉(zhuǎn)動不影響末端執(zhí)行器的水平方位，而該方位的調(diào)整完全取決于腕轉(zhuǎn)動的驅(qū)動電機。

這種傳動特點特別適合于電子線路板的插件作業(yè)。

ppt課件412.3.3手腕關節(jié)SCARA機器人傳動為兩級422、兩自由度手腕兩種常見的配置形式——匯交式和偏置式（按手腕軸線交點與手臂軸線位置劃分）。1-法蘭2-齒輪軸3-錐齒輪4-彈簧5-鏈輪6-軸承7-鏈輪8-彈簧9-軸承10-轉(zhuǎn)殼1-法蘭2-腕殼3-錐齒輪軸4-小臂5-鏈輪6-錐齒輪軸7-鏈輪8-鏈9-彈簧10-彈簧匯交式兩自由度手腕偏置式兩自由度手腕2143658710943512871096ppt課件422、兩自由度手腕1-法蘭1-法蘭匯交式兩自由度手腕偏置43

兩自由度手腕的另兩種結(jié)構(gòu)：諧波減速器前置的匯交型手腕；驅(qū)動電機與諧波減速器前置的偏置型手腕。1—扁平諧波；2—杯式諧波；3—齒形帶輪；4—錐齒輪；5—腕殼諧波前置匯交手腕

1—諧波減速；2—馬達；

3—鏈輪；4—腕殼電機前置偏置手腕ppt課件43兩自由度手腕的另兩種結(jié)構(gòu)：諧波減速器前置的匯交型44

誘導運動把某一桿件因另一桿件的被驅(qū)動而引起的運動，稱作誘導運動。在進行機器人運動學計算時，必須考慮誘導運動。

2—主動鏈輪；3、5—從動鏈輪手腕傳動示意圖ppt課件44誘導運動2—主動鏈輪；3、5—從動鏈輪ppt課件453、三自由度手腕三自由度手腕是在兩自由度手腕的基礎上加一個整個手腕相對于小臂的轉(zhuǎn)動自由度而形成的。三自由度手腕是“萬向”型手腕，結(jié)構(gòu)形式繁多，可以完成兩自由度手腕很多無法完成的作業(yè)。近年來，大多數(shù)關節(jié)型機器人都采用了三自由度手腕。ppt課件453、三自由度手腕ppt課件46ppt課件46ppt課件47ppt課件47ppt課件48

必須指出，若操作機為6自由度，當手腕為偏置式時，運動學反解得不出解析的顯式，且動力學參數(shù)也是強耦合的。設計時必須給予充分注意。ppt課件48必須指出，若操作機為6自由度，當手腕為偏置式時，運動學49KUKAIR—662／100機器人手碗傳動圖KUKAIR—662／100機器人手碗結(jié)構(gòu)圖CincinnatiMilacronT3

機器人腕部結(jié)構(gòu)ppt課件49KUKAIR—662／100機器人手碗傳動圖KUKA50PUMA一262

機器人手腕傳動原理ppt課件50PUMA一262機器人手腕傳動原理ppt課件514、柔順手腕結(jié)構(gòu)

機器人精密裝配時，由于被裝配零件的不一致性、工件定位夾具及機器人手部的定位精度無法滿足裝配要求時，會導致裝配困難甚至失敗。這就提出了裝配動作的柔順性要求。

柔順裝配技術有兩種：一種是控制的角度，借助檢測元件采取邊校正、邊裝配的方式，稱為“主動柔順裝配”；另一種是從結(jié)構(gòu)的角度在手腕部配置一

個柔順環(huán)節(jié)，這種柔順裝配技術稱為“被動柔順裝配”即RCC(RemoteCenterCompliance)。

帶檢測元件的手腕移動擺動柔順手腕柔順手腕動作過程ppt課件514、柔順手腕結(jié)構(gòu)帶檢測元件的手腕移動擺動柔順手腕柔順手腕52板彈簧柔順手腕鋼絲彈簧柔順手腕ppt課件52板彈簧柔順手腕鋼絲彈簧柔順手腕ppt課件53

2.4

機器人的手部

機器人手部是機器人為了進行作業(yè)，在手腕上配置的操作機構(gòu)。因此有時也稱為末端操作器。由于機器人作業(yè)內(nèi)容的差異（如搬運、裝配、焊接、噴涂等）和作業(yè)對象的不同（如軸類、板類、箱類、包類物體等），手部的形式多樣。綜合考慮手部的用途、功能和結(jié)構(gòu)持點，大致可分成以下幾類：

1．卡爪式夾持器；

2．吸附式取料手；

3．專用操作器及換接器

4．仿生多指靈巧手。ppt課件532.4機器人的手部機器人手部是機器人為54卡爪式夾持器通常有兩個夾爪，分為彈力型、回轉(zhuǎn)型和平移型三種類型。

2.4.1卡爪式夾持器幾種彈力型夾持器1、彈力型夾持器ppt課件54卡爪式夾持器通常有兩個夾爪，分為彈力型、回轉(zhuǎn)型和552、回轉(zhuǎn)型夾持器開合占用空間較小，但是夾持中心變化。ppt課件552、回轉(zhuǎn)型夾持器開合占用空間較小，但是夾持中心變化。p563、平移型夾持器開合占用空間較大，但是夾持中心不變。ppt課件563、平移型夾持器開合占用空間較大，但是夾持中心不變。pp57

吸式取料手是目前應用較多的一種執(zhí)行器，特別是用于搬運機器人。該類執(zhí)行器可分氣吸和磁吸兩類。

2.4.2吸附式取料手

氣吸附取料手是利用吸盤內(nèi)的壓力與大氣壓之間的壓力差而工作的。具有結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，吸附力分布均勻等優(yōu)點。按形成壓力的方法，可分成真空氣吸、氣流負壓氣吸、擠壓排氣負壓氣吸式兒種。

1、氣吸附取料手ppt課件57吸式取料手是目前應用較多的一種執(zhí)行器，特別是用于搬運58氣流負壓氣吸盤擠壓排氣吸盤真空氣吸盤ppt課件58氣流負壓氣吸盤擠壓排氣吸盤真空氣吸盤ppt課件592、磁吸附取料手ppt課件592、磁吸附取料手ppt課件603、專用操作器及換接器ppt課件603、專用操作器及換接器ppt課件61

人手是最靈巧的夾持器，如果模擬人手結(jié)構(gòu)，就能制造出結(jié)構(gòu)最優(yōu)的夾持器。但由于人手自由度較多，驅(qū)動和控制都十分復雜，迄今為止，只是制造出了一些原理樣機，離工業(yè)應用還有一定的差距。

4、仿生多指靈巧手UTACH／MIT多指手

三指手

雙拇指手

ppt課件61人手是最靈巧的夾持器，如果模擬人手結(jié)構(gòu)，就能制造出62最小的三指手

BH—II三指手

四指靈巧手

靈巧的雙手

DLR多指手哈工大多指手ppt課件62最小的三指手BH—II三指手四指靈巧手靈巧的雙手63

手指關節(jié)的設計手指主要用于抓握動作，要求動作靈活，剛度好，具有較大的抓握力。就其手的結(jié)構(gòu)而言，傳動機構(gòu)有三種方式：1)腱傳動，特點是結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省空間，具有很高的抗拉強度和很輕的重量，但剛性差，較大的彈性，不利于控制。MIT手、JPL手和DLR-I手都是這種方式。2)齒輪傳動，特點是傳動比可靠，但是摩擦較大，有回程間隙，占用空間大。3)連桿傳動，剛度好，加工制造比較簡單，高精度，能實現(xiàn)多種運動規(guī)律和軌跡的要求。但是設計復雜，不能精確地滿足各種運動規(guī)律的要求。典型的如Belgrade手，NASA手等。4）欠驅(qū)動手指關節(jié)，可簡化機械結(jié)構(gòu)及控制，但需要滿足一定的力學條件。ppt課件63手指關節(jié)的設計ppt課件64

并聯(lián)機構(gòu)在1965年由Stewart提出．原是作為飛行模擬器用于訓練飛行員的。機艙由6個液壓缸支撐和驅(qū)動，可以使機艙獲得任何需要的位姿。在串聯(lián)機器人發(fā)展方興未艾時，澳大利亞著名機構(gòu)學教授Hunt在1978年提出?？梢詰?自由度的Stewart平臺機構(gòu)作為機器人機構(gòu)。到80年代中期，國際上研究并聯(lián)機器人的人還寥寥無幾。到80年代末特別是90年代以來，并聯(lián)式機器人才被廣為主意，并成為了新的熱點。

2.6并聯(lián)機器人機構(gòu)ppt課件64并聯(lián)機構(gòu)在1965年由Stewart提出．原是作65ppt課件65ppt課件66ppt課件66ppt課件67ppt課件67ppt課件683—RPS機構(gòu)6—RSS機構(gòu)6—SPS機構(gòu)6—SPS雙三角機構(gòu)ppt課件683—RPS機構(gòu)6—RSS機構(gòu)6—SPS機構(gòu)6—SPS雙三696—RSS機構(gòu)6—PSS機構(gòu)6—SPS單三角機構(gòu)3—RRR球面機構(gòu)ppt課件696—RSS機構(gòu)6—PSS機構(gòu)6—SPS單三角機構(gòu)3—RR70

2.7移動機器人機構(gòu)

移動功能的機器人可認為是人類行走功能的模擬和擴展。

移動機器人多是針對陸上表面環(huán)境的。其機構(gòu)形式主要有：

(1)車輪式移動機構(gòu)；

(2)履帶式移動機構(gòu)；

(3)腿足式移動機構(gòu)。此外，近有步進式移動機構(gòu)、蠕動式移動機構(gòu)、混合式移動機構(gòu)和蛇行式移動機構(gòu)等適合于一些特別的場合。ppt課件702.7移動機器人機構(gòu)移動功能的機器人可認為是712.7.1輪式移動機構(gòu)

輪式移動機構(gòu)依據(jù)車輪的數(shù)目分為1輪、2輪、3輪、4輪、5輪、6輪以及多輪機構(gòu)。輪式移動系統(tǒng)機構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，功耗小，控制方便，運動靈活。缺點是其越野能力較差，但可以通過選擇合適的懸架系統(tǒng)來提高其地形適應能力。

懸架系統(tǒng)分為被動適應型（自適應）、主動適應型和混合適應型三類。ppt課件712.7.1輪式移動機構(gòu)輪式移動機構(gòu)依據(jù)車輪的72ppt課件72ppt課件73ppt課件73ppt課件74ppt課件74ppt課件75ppt課件75ppt課件76

車輪類型：ppt課件76車輪類型：ppt課件77

轉(zhuǎn)向方式：（Ackerman轉(zhuǎn)向）ppt課件77轉(zhuǎn)向方式：（Ackerman轉(zhuǎn)向）ppt課件78（全方位轉(zhuǎn)向）

（差動轉(zhuǎn)向）ppt課件78（全方位轉(zhuǎn)向）（差動轉(zhuǎn)向）ppt課件79麥克納姆輪輪系機構(gòu)：ppt課件79麥克納姆輪輪系機構(gòu)：ppt課件80

履帶式移動機構(gòu)是輪式移動機構(gòu)的拓展，履帶本身起著給車輪連續(xù)鋪路的作用，著地面積較大，壓強較小，與路面的粘著力較強，能在不平和松軟的路面上穩(wěn)定移動，具有很強的越野能力，控制也簡單。但功耗較大，運動靈活性差。

2.7.2履帶式移動機構(gòu)ppt課件80履帶式移動機構(gòu)是輪式移動機構(gòu)的拓展，履帶本身起著81

履帶形式ppt課件81履帶形式ppt課件82越障上、下臺階

關節(jié)履帶ppt課件82越障上、下臺階關節(jié)履帶ppt課件83履帶張緊機構(gòu)ppt課件83履帶張緊機構(gòu)ppt課件2.7.3腿足式移動機構(gòu)腿足式移動系統(tǒng)的特點是落足點為幾個離散的位置點，能夠自主選擇有利的落足點，具有出色的地形適應能力；此外，能夠自主隔振，保證系統(tǒng)沿平滑預定的軌跡運行其機械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)復雜，系統(tǒng)可靠性低；在松軟沙地行走時，抗沉陷性較差，效率較低，功耗也大。

日本雙足機器人載重100kg美國bigdogppt課件2.7.3腿足式移動機構(gòu)腿足式移動系統(tǒng)的特點是落

腿足結(jié)構(gòu)形式

兩足

多足

穩(wěn)定性問題——

零力矩點（ZMP）：機器人重力與慣性力合力的延長線與機器人支撐面的交點。步態(tài)問題——

步態(tài)規(guī)劃：ppt課件腿足結(jié)構(gòu)形式兩足多足穩(wěn)定性問題——步態(tài)問題——ppt862.7.4輪腿式移動機構(gòu)ppt課件862.7.4輪腿式移動機構(gòu)ppt課件872.6機器人本體的材料制作機器人的材料是多種多樣的。選擇制作材料時，主要考慮以下幾個方面：1）材料要能滿足機器人的強度和剛度要求；2）材料的加工工藝性好；3）材料的穩(wěn)定性好；4）材料的密度盡量小；5）材料的成本盡可能低；6）機器人的用途。

此外，對于一些特殊環(huán)境下的機器人，還要考慮環(huán)境對材料性能的要求和影響。

ppt課件872.6機器人本體的材料制作機器人的材料是多種多88原材料實用性成本強度切割性穩(wěn)定性抗震性密度木材優(yōu)優(yōu)良良良良小膠合板優(yōu)良良中等中等優(yōu)較小鋼材良良優(yōu)較差優(yōu)優(yōu)大鋁（合金）良中等良中等優(yōu)中等較大碎料板優(yōu)良良中等中等差較小紙板優(yōu)優(yōu)差優(yōu)差差小有機玻璃良優(yōu)中等中等良差較小塑料良優(yōu)中等中等中等中等較小部分原材料對比表ppt課件88原材料實用性成本強度切割性穩(wěn)定性抗震性密度木材優(yōu)優(yōu)良良良89主要參考文獻：（1）柳洪義，宋偉剛編著，《機器人技術基礎》，冶金工業(yè)出版社，2002（2）龔振邦等，《機器人機械設計》，電子工業(yè)出版社，1995（3）[美]JohnJ.Craig著，贠遠超譯，機器人學