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。
第二章
机器人的机械结构
4．工作载荷 机器人在规定的性能范围内，机械接口处能承受 的最大负载量（包括手部）。用质量、力矩、惯性矩 来表示。 5．控制方式
机器人用于控制轴的方式，是伺服还是非伺服， 伺服控制方式是实现连续轨迹还是点到点的运动。
6．驱动方式 指关节执行器的动力源。 7．精度、重复精度和分辨率
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第二章
机器人的机械结构
机器人的构型
最常见的构型是用其坐标特性来描述的。
一、工业机器人 （操作臂 /工业机械手/机械臂/操作手）
1、直角坐标型 (3P) 结构、控制算法简单，定位精度高；但工作空间较小， 占地面积大，惯性大，灵活性差。
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第二章
机器人的机械结构
机器人的构型
机器人 执行机构 手 腕 臂 肩 部 部 部 部
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驱动装置
（ 固 定 或 移 动 ）
控制系统 处 理 器
关 节 伺 服 控 制 器
感知系统 内 部 传 感 器 外 部 传 感 器
基 座
电 驱 动 装 置
液 压 驱 动 装 置
气 压 驱 动 装 置
一、执行机构
第二章 机器人的机械结构 包括：手部、腕部、臂部、肩部和基座等。相当于人的肢体。
1．自由度 自由度是指描述物体运动所需要的独立坐标数。 2．工作空间 机器人在工作载荷条件下、匀速运动过程中， 机械接口中心或工具中心点在单位时间内所移动的 距离或转动的角度。 3．工作速度 机器人的工作空间是指机器人手臂或手部安装点 所能达到的所有空间区域，不包括手部本身所能达 到的区域。
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500mm 1200mm / s
2.10rad / s 重复定位误差：±0.05mm A5 1900 1.05rad / s 控制方式：五轴同时可控，点位控制； 持重（最大伸长、最高速度下）：30kg 驱动方式：三个基本关节由交流伺服电机驱动，并采 用增量式角位移检测装置；
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第二章
机器人的机械结构
机器人的构型
二、特种机器人 仿生型 自由度一般较多，具有更强的适应性和灵活性，但控制更 复杂，成本更高，刚性较差。
类人型机器人
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蛇形机器人
仿狗机器人
第二章
机器人的机械结构
六足漫游机器人
六轮漫游机器人
仿鱼机器人
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仿鸟机器人
第二章
1 处理器
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关节控制器
工作对象
外部传感器（环境检测）
第二章
机器人的机械结构
机器人的执行机构的驱动方式
• 液压式
具有大的抓举能力，结构紧凑，动作平稳，耐冲击；但要求液压 元件有较高的制造精度，密封性能。
• 气动式
气源方便，动作迅速，结构简单，造价较低；但难以进行速度控 制，抓紧能力较低。
精度、重复精度和分辨率用来定义机器人手部的 定位能力。
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第二章
机器人的机械结构
一台持重30kg，供搬运、检测、装配用的圆柱坐 标型工业机器人，这台机器人的主要技术指标如下：
自由度：共有三个基本关节1， 2，3和两个选用关节4，5； 工作范围：见左图所示； 关节移动范围及速度：
A1 A2 A3 A4 3000 500mm 3600 2.10rad / s 600mm / s
机器人的机械结构
2.按机器人结构坐标系特点方式分类
（1）直角坐标型 （2）圆柱坐标型（3） 极坐标型 （4） 多关节型
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第二章
机器人的机械结构
四种坐标型机器人的机构简图
（1）直角坐标型 （2）圆柱坐标型 （3）极坐标型 （4）关节型
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第二章
机器人的机械结构
第二节 机器人的主要技术参数
二、驱动装置 包括：驱动源、传动机构等。相当于人的肌肉、筋络。
三、感知反馈系统
包括：内部信息传感器，检测位置、速度等信息；外部信息传感器，检测 机器人所处的环境信息。相当于人的感官和神经。 四、控制系统 包括：处理器及关节伺服控制器等，进行任务及信息处理，并给出控制信 号。相当于人的大脑和小脑。
内部传感器（位形检测） 控制系统 驱动 装置 执行 机构
第二章
机器人的机械结构
第二章 机器人本体的机械结构
第一节 机器人的组成和分类 第二节 机器人的主要技术参数 第三节 机器人的机械结构与运动 第四节 机器人的驱动机构
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第二章
机器人的机械结构
第一节 机器人的组成和分类
一、机器人的组成 机器人是一个机电一体化的设备。从控制观点来看， 机器人系统可以分成四大部分：机器人执行机构、驱 动装置、控制系统、感知反馈系统。