机器人的机械结构讲义课件

控制特点：
使机器人的重心 经常在接地的脚 掌上，一边不断 取得准静态平衡， 一边稳定的步行。
结构特点：
为了能变换方向 和上下台阶，一 定要具备多自由 度。
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两足ห้องสมุดไป่ตู้行机器人图例：
主要构成：
1—框架 2—大腿 3—小腿 4—脚 5—肩 6—肘 7—手 8—液压缸
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按行走机构的特点分：
对于无固定轨迹机器人，可分为轮式、履 带式和步行式等。前两者与地面连续接触， 后者与地面为间断接触。
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3．固定轨道式机器人运动的实现：
机器人机身底座，安装在一个可移动 的拖板上，依靠丝杆螺母副的运动将 来自电机的旋转运动转化为直线运动。
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4．车轮式行走机器人：
分类：
车轮式行走机器人通常有三轮、四轮、六 轮之分。它们或有驱动轮和自位轮，或有 驱动轮和转向机构，用来转弯。
适用范围：
最适合平地行走，不能跨越高度，不能爬 楼梯。
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三轮行走机器人图例：
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三轮行走机器人结构及驱动：
构成：三个车轮、转向叉、驱动装置等。
驱动方案：
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回转与俯仰机身图例：
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三、机器人行走机构
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1．行走机构的构成：
机器人行走机构通常由驱动装置、传 动装置、位置检测装置、传感器、电 缆和管路等构成。
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2．行走机构的分类：
按运行轨迹分：
分为固定轨迹式和无固定轨迹式两种。固 定轨迹式主要用于工业机器人

关节型搬运机器人
关节型焊接机器人
第二章
机器人的机械结构
机器人的构型
5、平面关节型 (Selective Compliance Assembly Robot Arm ，简称SCARA) 仅平面运动有耦合性，控制较通用关节型简单。运动灵活 性更好，速度快，定位精度高，铅垂平面刚性好，适于装 配作业。
SCARA型装配机器人
有较大的作业空间，结构紧凑较复杂，定位精度较低。
极坐标型机器人模型
2018/11/2
Unimate
机器人
第二章
机ห้องสมุดไป่ตู้人的机械结构
机器人的构型
4、关节坐标型 (3R) 对作业的适应性好，工作空间大，工作灵活，结构紧凑， 通用性强，但坐标计算和控制较复杂，难以达到高精度。
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关节型机器人模型
2、圆柱坐标型 (R2P)
结构简单紧凑，运动直观，其运动耦合性较弱，控制也较 简单，运动灵活性稍好。但自身占据空间也较大，但转动 惯量较大，定位精度相对较低。
圆柱坐标型机器人模型
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Verstran 机器人
Verstran 机器人
第二章
机器人的机械结构
机器人的构型
3、极坐标型（也称球面坐标型）(2RP)
• 电动式
电源方便，响应快，驱动力较大，可以采用多种灵活的控制方案。
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第二章
机器人的机械结构
二、机器人的分类
1.按机器人的控制方式分类 （1）非伺服机器人 非伺服机器人按照预先编好的程序顺序进行工作， 使用限位开关、制动器、插销板和定序器来控制机器 人的运动。 （2）伺服控制机器人 通过传感器取得的反馈信号与来自给定装置的综合信 号比较后，得到误差信号，经放大后用以激发机器人 的驱动装置，进而带动手部执行装置以一定规律运动， 到达规定的位置或速度等，这是一个反馈控制系统。

1．卡爪式夹持器； 2．吸附式取料手； 3．专用操作器及换接器 4．仿生多指灵巧手。
卡爪式夹持器
卡爪式夹持器通常有两个夹爪，分为回转型和平移型两种 类型。 1）弹力夹持器
几种弹力抓手
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2） 回转型夹持器 开合占用空间 较小 夹持中心变化
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3）平移型夹持器 开合占用空 间较大 夹持中心保 持不变
• 伸缩是指运动机构产生直线运动。
2.2机械手的坐标形式和自由度
（1）根据单元动作组合方式的 不同，机械手的动作形态一 般归纳为以下四种坐标类型： ①直角坐标型(图7．2—2)； ②圆柱坐标型(图7．2—3)； ③极坐标型(图7．2—4)；④ 多关节型(图7．2—5)。
• 直角坐标型机械手可以在三 个互相垂直的方向上作直线 伸缩运动，这类机械手各个 方向的运动是独立的，计算 和控制比较方便，但占地面 积大，限于特定的应用场合
气吸附取料手是利用吸盘内气压与大气压之间的压力差而 工作的。具有结构简单，重量轻，吸附力分布均匀等优点。
按形成压力的方法，可分成真空气吸、气流负压气吸、挤 压排气负压气吸式儿种。
真空气吸盘
气流负压气吸盘
挤压排气吸盘 41
2）磁吸附取料手
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专用操作器及换接器
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仿生多指灵巧手
人手是最灵巧的夹持器，如果模拟人手结构，就能制造 出结构最优的夹持器。但由于人手自由度较多（20个）， 驱动和控制都十分复杂，迄今为止，只是制造出了一些原 理样机，离工业应用还有一定的差距。
机座式：机身设计成机 座式，这种机器人可以 是独立的、自成系统的 完整装置，可以随意安 放和搬动。也可以具有 行走机构，如沿地面上 的专用轨道移动，以扩 大其活动范围。各种运 动形式均可设计成机座 式。

荒地上移动. (3)能够原地旋转. (4)重心低,稳定.
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行走结构
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行走结构
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5.3步行机器人机构
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行走结构
两 足 步 行 机 器 人
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1.
2.多足机器人
行走结构
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常用的机身结构：1）升降回转型机身结构；2）俯仰型机 身结构；3）直移型机身结构；4）类人机器人机身结构。
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2.2 臂部结构
机身和臂部结构
手臂部件（简称臂部）是机器人的主要执行部件，它的主 要作用是支撑腕部和手部，并带动他们在空间运动。机器 人的臂部主要包括臂杆以及与其伸缩、屈伸或自转等运动 有关的构件，如传动机构、驱动装置、导向定位装置、支 撑连接和位置检测元件等。此外，还有与腕部或臂部的运 动和联接支撑等有关的构件、配管配线等。
（1）横梁型
（2）立柱式
（3）机座式
（4）屈伸式
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2.3.1 横梁式
运动形式大多为直移型 (1)单臂悬挂式 (2)双臂悬挂式 (3)多臂悬挂式
机身和臂部结构
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2.3.2 立柱式
机身和臂部结构
这类机器人多采用回转型、俯仰型或曲伸 型
（1）单臂 （2）双臂
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一 机器人机械结构的组成
由于应用场合的不同，机器人结构形式有多种多样，各组 成部分的驱动方式、传动原理和机械结构有各种不同的类 型。通常根据机器人各部分功能，其机械部分主要由以下 部分组成。
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机器人机械结构的组成