机器人机械结构

第三章机器人机械结构

本章主要内容：

1.机器人末端执行器

2.机器人手腕

3.机器人手臂

4.机器人基座

5.机器人传动

重点和难点：机器人的机械结构构成和分类

课后作业：

查阅工业机器人机械结构的常见零部件，论述其特点，图文并茂以小论文形式上交。

机器人机械结构的功能是实现机器人的运动机能，完成规定的各种操作，包含手臂、手腕、手爪和行走机构等部分。机器人的身躯”一般是粗大的基座，或称机架。机器人的手”则是多节杠杆机械一一机械手，用于搬运物品、装卸材料、组装零件等，或握住不同的工具，完成不同的工作，如让机械手握住焊枪，可进行焊接；握住喷枪，可进行喷漆。使用机械手处理高温、有毒产品的时候，它比人手更能适应工作。b5E2RGbCAP

1.机器人末端执行器

用在工业上的机器人的手一般称之为末端操作器，它是机器人直接用于抓取和握紧专用工具进行操作的部件。它具有模仿人手动作的功能，并安装于机器人手臂的前端。机械手能根据电脑发出的命令执行相应的动作，不仅是一个执行命令的机构，它还应该具有识别的功能，也就是“感觉” 。plEanqFDPw

末端操作器是多种多样的，大致可分为以下几类：

(1)夹钳式取料手；

(2)吸附式取料手；

(3)专用操作器及转换器；

(4)仿生多指灵巧手。

(1)夹钳式取料手

夹钳式取料手由手指(手爪)和驱动机构、传动机构及连接与支承元件组成, 如图所示。它通过手指的开、合实现对物体的夹持。DXDiTa9E3d

1)手指

手指是直接与工件接触的部件。手部松开和夹紧工件，就是通过手指的张开与闭合来实现的。机器人的手部一般有两个手指，也有三个、四个或五个手指，其结构形式常取决于被夹持工件的形状和特性。RTCrpUDGiT

2）传动机构

传动机构是向手指传递运动和动力，以实现夹紧和松开动作的机构。该机构根据手指开合的动作特点分为回转型和平移型。回转型又分为单支点回转和多支点回转。根据手爪夹紧是摆动还是平动，又可分为摆动回转型和平动回转型。斜楔杠杆式手部。5PCzVD7HxA

滑槽式杠杆回转型手部双支点连杆式手部

齿条齿轮杠杆式手部

直线平移粮手部

四连杆机构平移型手部结构

（2）吸附式取料手

吸附式取料手靠吸附力取料，根据吸附力的不同分为气吸附和磁吸附两种。

吸附式取料手适应于大平面、易碎（玻璃、磁盘）、微小的物体，因此使用面较广jLBHrnAlLg

1）气吸附式取料手

气吸附式取料手与夹钳式取料手指相比，具有结构简单、重量轻、吸附力分布均匀等优点。对于薄片状物体的搬运更具有其优越性（如板材、纸张、玻璃等物体），广泛应用于非金属材料或不可有剩磁的材料的吸附。但要求物体表面较平整光滑，无孔、无凹槽。XHAQX74J0X

2）挤压排气吸附式取料手

挤压排气吸附式取料手如图所示。其工作原理为：取料时吸盘压紧物体，橡胶吸盘变形，挤出腔内多余的空气，取料手上升，靠橡胶吸盘的恢复力形成负压，将物体吸住。释放时，压下拉杆3，使吸盘腔与大气相连通而失去负压。该取料手结构简单，但吸附力小，吸附状态不易长期保持。LDAYtRyKfE

3）磁吸附式取料手

磁吸附式取料手是利用电磁铁通电后产生的电磁吸力取料， 因此只能对铁磁 物体起作用，但是对某些不允许有剩磁的零件禁止使用， 所以磁吸附式取料手的

（3）专用操作器及转换器

1）专用末端操作器

机器人是一种通用性很强的自动化设备， 可根据作业要求完成各种动作，再 配上各种专用的末端操作器后，就能完成各种动作。如在通用机器人上安装焊枪 就成为一台焊接机器人，安装拧螺母机则成为一台装配机器人。 dvzfvkwMH

2）换接器或自动手爪更换装置

使用一台通用机器人，要在作业时能自动更换不同的末端操作器， 就需要配 置具有快速装卸功能的换接器。换接器由两部分组成：换接器插座和换接器插头 分别

装在机器腕部和末端操作器上，能够实现机器人对末端操作器的快速自动更

使用有一定的局限性。Zzz6ZB2Ltk

1)柔性手 为了能对不同外形的物体实施抓取，并使物体表面受力比较均匀，因此研制 出了柔性手

2)多指灵巧手

机器人手爪和手腕最完美的形式是模仿人手的多指灵巧手。 如图所示，多指 灵巧手有多个手指，每个手指有3个回转关节，每一个关节的自由度都是独立控 制的。因此，几乎人手指能完成的各种复杂动作它都能模仿， 如拧螺钉、弹钢琴、 作礼仪手势等动作。在手部配置触觉、力觉、视觉、温度传感器，将会使多指灵 巧手达到更完美的程度。多指灵巧手的应用前景十分广泛，可在各种极限环境下 完成人

无法实现的操作，如核工业领域、宇宙空间作业，在高温、高压、高真空

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(4)仿生多指灵巧手

环境下作业等。EmxvxOtOco

2■机器人手腕

（1）概述

机器人手腕是在机器人手臂和手爪之间用于支撑和调整手爪的部件。机器人手腕主要用来确定被抓物体的姿态，一般采用三自由度多关节机构由旋转关节和

摆动关节组成。SixE2yXPq5

机器人的腕部是连接手部与臂部的部件，起支承手部的作用。工业机器人一般具有六个自由度才能使手部（末端操作器）达到目标位置和处于期望的姿态，手腕上的自由度主要是实现所期望的姿态。6ewMyirQFL

（2）手腕的分类

1）按自由度分

手腕按自由度数目来分，可分为单自由度手腕、二自由度手腕和三自由度手

腕。

①单自由度手腕，如图所示，图（a 是一种翻转（Roll）关节，它把手臂纵轴线

和手腕关节轴线构成共轴线形式，这种 R 关节旋转角度大，可达到 360°以上。 图(b)、(c)是一种折曲(Bend )关节，关节轴线与前后两个连接件的轴线相垂直。 这种B 关节因为受到结构上的干涉，旋转角度小，大大限制了方向角。kavU42VRUs

② 二自由度手腕。二自由度手腕可以由一个 R 关节和一个B 关节组成BR 手 腕(a );也可以由两个B 关节组成BB 手腕(b )。但是，不能由两个R 关节组成 RR 手腕，因为两个R 关节共轴线，所以退化了一个自由度，实际只构成了单自

③

三自由度手腕

由度手腕(C)。y6v3ALoS89

(III

2）按驱动方式分

①油（气）缸驱动的腕部结构，直接用回转油（气）缸驱动实现腕部的回转

运动，具有结构紧凑、灵巧等优点。图 3.26所示的腕部结构，采用回转油缸实

现腕部的旋转运动。M2ub6vSTnP

②机械传动的腕部结构，如图所示为具有三个自由度的机械传动腕部结构的传动图，是一个具有三根输入轴的差动轮系。腕部旋转使得附加的腕部机构紧凑, 质量

轻。从运动分析的角度看，这是一种比较理想的三自由度腕，这种腕部可使手的运动灵活，适应性广。目前，它已成功地用于点焊、喷漆等通用机器人上。

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3■机器人手臂

手臂的各种运动通常由驱动机构和各种传动机构来实现。因此，它不仅仅承受被抓取工件的重量，而且承受末端执行器、手腕和手臂自身的重量。手臂的结构、工作范围、灵活性以及抓重大小(即臂力)和定位精度都直接影响机器人的工作性能，所以臂部的结构形式必须根据机器人的运动形式、抓取重量、动作自由度、运动精度等因素来确定。eUts8ZQVRd

手臂特性如下：

(1)刚度要求高，为防止臂部在运动过程中产生过大的变形，手臂的截面形

状要合理选择。工字形截面弯曲刚度一般比圆截面大；空心管的弯曲刚度和扭转刚度都比实心轴大得多，所以常用钢管作臂杆及导向杆，用工字钢和槽钢作支承板。sQsAEJkW5T

(2)导向性要好，为防止手臂在直线运动中，沿运动轴线发生相对转动，或

设置导向装置，或设计方形、花键等形式的臂杆。GMslasNXkA

(3)重量要轻，为提高机器人的运动速度，要尽量减小臂部运动部分的重量，以减小整个手臂对回转轴的转动惯量。TlrRGchYzg

(4)运动要平稳、定位精度要高，由于臂部运动速度越高，惯性力引起的定位前的冲击也就越大，运动既不平稳，定位精度也不高。因此，除了臂部设计上

要力求结构紧凑、重量轻外，同时要采用一定形式的缓冲措施。7EqZcWLZNX

（1）手臂直线运动机构

机器人手臂的伸缩、升降及横向（或纵向）移动均属于直线运动，而实现手臂往复直线运动的机构形式较多，常用的有活塞油（气）缸、活塞缸和齿轮齿条机

构、丝杠螺母机构及活塞缸和连杆机构等。lzq7IGfO2E

直线往复运动可采用液压或气压驱动的活塞油（气）缸。由于活塞油（气）缸的体积小、重量轻，因而在机器人手臂结构中应用比较多。双导向杆手臂的伸缩结构如图3. 29所示。手臂和手腕是通过连接板安装在升降油缸的上端。当双作用油缸1的两腔分别通入压力油时，则推动活塞杆 2 （即手臂）做往复直线移动；导向杆3在导向套4内移动，以防手臂伸缩式的转动（并兼作手腕回转缸 6 及手部7的夹紧油缸用的输油管道）。由于手臂的伸缩油缸安装在2根导向杆之间，由导向杆承受弯曲作用，活塞杆只受拉压作用，故受力简单、传动平稳、外形整齐美观、结构紧凑。zvpgeqJIhk

（2）手臂回转运动机构

实现机器人手臂回转运动的机构形式是多种多样的，常用的有叶片式回转缸、齿轮传动机构、链轮传动机构、连杆机构。下面以齿轮传动机构中活塞缸和齿轮

齿条机构为例说明手臂的回转。NrpoJac3v1

(3)手臂俯仰运动机构

机器人的手臂俯仰运动，一般采用活塞油缸与连杆机构来实现。手臂的俯仰运动用的活塞缸位于手臂的下方，其活塞杆和手臂用铰链连接，缸体采用尾部耳环或中部销轴等方式与立柱联接。1nowfTG4KI

较接活塞缸实现手臂俯仰的结构示意图

「手臂：2夹紧缸；3-升降缸『4-小劈；5, 7-较接活塞缸；6-大臂; 8 ■立柱

（4）手臂复合运动机构

手臂的复合运动多数用于动作程序固定不变的专用机器人， 它不仅使机器人 的传动结构简单，而且可简化驱动系统和控制系统， 并使机器人传动准确、工作 可靠，因而在生产中应用的比较多。 除手臂实现复合运动外，手腕和手臂的运动 亦能组成复合运动。fjnFLDa5Zo

手臂（或手腕）和手臂的复合运动，可以由动力部件（如活塞缸、回转缸、齿条

活

(a)

塞缸等）与常用机构（如凹槽机构、连杆机构、齿轮机构等）按照手臂的运动轨迹

（5）新型的蛇形机械手臂 目前普通工业机器人都能够达到 0.1mm 的重复精度，无论是直线运动，还 是绕轴转动，甚至是要进行复杂的曲面移动，现在一般的工业机器人都能够很好 的完成。一方面得益于机械加工精度的日益提高，另一方面依靠了现代化的控制 技术保证了机器人定位的精确。HbmVN777sL

蛇型手臂一般具有高度柔性，可深入装配结构当中进行均匀涂层，从而增加 生产率，适用于在飞机翼盒的组装探视工作及引擎组装中进行深度检测等。

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4■机器人基座

机器人机座是机器人的基础部分，起支承作用，可分为固定式和移动式两种。 一般工业机器人中的立柱式、机座式和屈伸式机器人大多是固定式的； 但随着海 洋科学、原子能工业及宇宙空间事业的发展， 可以预见具有智能的、可移动机器 人是今后机器人的发展方向。83ICPA59W9

（1）固定式机器人

固定式机器人的机座既可直接联接在地面基础上，也可固定在机身上。美国

PUMA-262型的垂直多关节型机器人如图3.36所示，其基座主要包括立柱回转（第 一关节）的二级齿轮减速传动，减速箱体即为基座。 mZkklkzaaP （即路线）或手臂和手腕的动作要求进行组合

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工业机器人技术及应用(教案)-工业机器人机械结构和运动控制.doc

第二章工业机器人的机械结构和运动控制 章节目录 2.1 工业机器人的系统组成 2.1.1 操作机 2.1.2 控制器 2.1.3 示教器 2.2 工业机器人的技术指标 学习目标导入案例课堂认知扩展与提高本章小结思考练习 2.3 工业机器人的运动控制 2.3.1 机器人运动学问题 2.3.2 机器人的点位运动… 2.3.3 机器人的位置控制 课前回顾 何为工业机器人？ 工业机器人具有几个显著特点，分别是什么？ 工业机器人的常见分类有哪些，简述其行业应用。 学习目标 认知目标 *熟悉工业机器人的常见技术指标 *掌握工业机器人的机构组成及各部分的功能 *了解工业机器人的运动控制 能力目标 *能够正确识别工业机器人的基本组成 *能够正确判别工业机器人的点位运动和连续路径运动 导入案例 国产机器人竞争力缺失关键技术是瓶颈 众所周知，中国机器人产业由于先天因素，在单体与核心零部件仍然落后于日、美、韩等发达国家。虽然中国机器人产业经过30 年的发展，形成了较为完善的产业基础，但与发达国家相比，仍存在较大差距，产业基础依然薄弱，关键零部件严重依赖进口。整个机器人产业链主要分为上游核心零部件（主要是机器人三大核心零部件——伺服电机、减速器和控制系统，相当于机器人的“大脑”）、中游机器人本体（机器人的“身体”）和下游系统集成商（国内95% 的企业都集中在这个环节上）三个层面。 课堂认知 2.1 工业机器人的系统组成 第一代工业机器人主要由以下几部分组成：操作机、控制器和示教器。对于第二代及第三代工业机器人还包括感知系统和分析决策系统，它们分别由传感器及软件实现。

工业机器人系统组成 2.1.1 操作机 操作机（或称机器人本体）是工业机器人的机械主体，是用来完成各种作业的执行机构。它主要由机械臂、驱动装置、传动单元及内部传感器等部分组成。 关节型机器人操作机基本构造 机器人操作机最后一个轴的机械接口通常为一连接法兰，可接装不同的机械操作装置，如夹紧爪、吸盘、焊枪等。

机器人的组成与结构

3、简介机器人系统的组成与结构，包括三大部分、六个子系统 答：机器人由三大部分六个子系统组成。三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。六个子系统是驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人一环境交换系统、人机交换系统和控制系统。 驱动系统，要使机器人运作起来，各需各个关节即每个运动自由度安置传动装置。这就是驱动系统。驱动系统可以是液压传动、气压传动、电动传动、或者把它们结合起来应用综合系统，可以是直接驱动或者通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等机械传动机构进行间接传动。 机械结构传动，工业机器人的机械结构系统由机座、手臂、末端操作器三大部分组成，每一个大件都有若干个自由度的机械系统。若基座不具备行走机构，则构成行走机器人；若基座不具备行走及弯腰机构，则构成单机器人臂。手臂一般由上臂、下臂和手腕组成。末端操作器是直接装在手腕上的一个重要部件，它可以是二手指或多手指的手抓，也可以是喷漆枪、焊具等作业工具。 感受系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成，用以获得内部和外部环境状态中有意义的信息。智能传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化的水准。人类的感受系统对感知外部世界信息是极其灵巧的，然而，对于一些特殊的信息，传感器比人类的感受系统更有效。 机器人一环境交换系统是现代工业机器人雨外部环境中的设备互换联系和协调的系统。工业机器人与外部设备集成为一个功能单元，如加工单元、焊接单元、装配单元等。当然，也可以是多台机器人、多台机床或设备、多个零件存储装置等集成为一个去执行复杂任务的功能单元。 人工交换系统是操作人员与机器人控制并与机器人联系的装置，例如，计算机的标准终端，指令控制台，信息显示板，危险信号报警器等。该系统归纳起来分为两大类：指令给定装置和信息显示装置。 控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序以及传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。假如工业机器人不具备信息反馈特征，则为开环控制系统；若具备信息反馈特征，则为闭环控制系统。根据控制原理，控制系统可分为程序控制系统、适应性控制系统和人工智能控制系统。根据控制运行的形式，控制系统可分为点位控制和轨迹控制。

认识一下VEX IQ机器人的常用的运动元件

认识一下VEX IQ机器人常用的运动元件 设计并搭建一个完整的VEX IQ机器人，当然少不了各种类型的运动元件，VEX IQ机器人运动元件种类繁多，还有多种颜色可选，那么VEX IQ机器人常用的有哪些运动元件有哪些呢？下面我们为大家一一介绍。 1.基本运动配件合装 *有多种颜色可选，图片非实际尺寸 基本运动配件包含在所有VEX IQ入门套装和超级套装中。包括下列所有零件： -垫圈（20） -0.5×垫片（25） -轴衬（4） -2×2锁片（4） -1×3锁片（4）

2.齿轮基础合装 *有多种颜色可选，图片非实际尺寸 齿轮基础合装含一套根据齿数和尺寸分类的齿轮，VEX IQ入门套装和超级套装中均包含该合装。含有下列零件： -12齿齿轮（10） -36齿齿轮（10） -60齿齿轮（6） -36齿冠状齿轮（2） 3.齿轮附加套装 *图片非实际尺寸

本套装含齿条，蜗杆，线性滑块支架和按齿数和尺寸分类的VEX IQ齿轮。含有下列零件：-36齿冠齿轮（4） -线性滑块（4） -12齿齿轮（10） -36齿冠状齿轮（10） -蜗杆支架（6） -60齿齿轮（6） -蜗杆（2） -齿条（2） 4.差分齿轮和伞形齿轮合装 *有多种颜色可选，图片非实际尺寸 该合装含有用于搭建复杂装置的运动组件。用伞形齿轮实现90度转角传动，或者在你的传动链中加一个差速器，这些结构零件助你实现你的想法！含有下列零件： 双头双脚2×2位移转角连接头（8） 0×2销钉（9） 1×2销钉（9） 差分齿轮（2） 1 8齿伞形齿轮（20）

5.24和48齿齿轮合装 *有多种颜色可选，图片非实际尺寸 有了该套24和48齿齿轮合装，用户可以实现更多的齿轮比，而这些齿轮比用VEX IQ入门套装和超级套装中的零件是无法完成的。该合装一个很好的应用是通过并排放置电机来搭建紧凑的变速箱的能力！含有下列零件： -48齿齿轮（10） -24齿齿轮（10） -0x2销钉（8） -1x2销钉（8） 6.滑轮基础合装 *多种颜色可选，图片非实际尺寸

任务2工业机器人机械结构地认知

工业机器人技术基础一体化教学

教学过程 备注一、组织教学 清点人数，师生相互问好，强调课堂纪律二、旧知回顾 工业机器人分类及应用 1、按臂部的运动形式分 （1）直角坐标型：臂部可沿三个直角坐标移动； （2）关节型：臂部有多个转动关节； （3）圆柱坐标型：臂部可作升降、回转和伸缩动作； （4）组合结构：可以实现直线、旋转、回转、伸缩； （5）球坐标型：臂部能回转、俯仰和伸缩。 2、按执行机构运动的控制机能分：点位型、连续轨迹型 3、按程序输入方式分：离线输入型、示教输入型 4、按应用领域分类：可分为搬运机器人、装配机器人、上下料机器人、焊接机器人、码垛机器人、喷涂机器人等。 工业机器人的安全使用 （1）安全注意事项 （2）安全操作规程 （3）安全使用规则 （4）操作注意事项三、新课导入及分析 在前两节课中，我们已经学习了工业机器人的定义，发展以及有关机器人的分类和应用。通过学习，让我们知道了机器人是一种复杂的机械装置，但是这种机械装置能实现强大的功能作用。那么，这机器人到底是什么样的呢？它们的结构又是怎样的呢？怀着这些疑问，让我们走进工业机器人的世界，去学习工业机器人的机械结构。 四、新课授学（教师讲解、观看视频）

工业机器人的机械结构是机器人的主要基础理论和关键技术，你是现代 机械原理研究的主要内容，机器人一般由驱动系统、执行机构、控制系统3 个基本系统，以及一些复杂的机械结构组成。通常用自由度、工作空间、额定负载、定位精度、重复精度和最大工作速度等技术指标来描述机器人的性能。 本任务主要内容是通过学习，了解有关工业机器人系统的基本组成、技术参数及运动控制，能够熟练进行机器人坐标和运动轴的选择，并能熟练的描述工业机器人的结构。 一机器人结构运动简图 机器人结构运动简图是指用结构与运动符号表示机器人臂部、腕部和手 指等结构及结构间的运动形式的简易图形符号。机器人结构运动简图能够更好的分析和记录机器人的各种运动和运动组合，可简单清晰的表明机器人的运动状态，有利于对机器人的设计方案进行鲜明的对比。 1.移动结构

机器人结构组成

机器人系统的结构: 机器人的机构部分、 传感器组、 控制部分、 信息处理部分组成。 机器通常由动力部分、工作部分和传动装置三部分组成。除此之外，还有自动控制部分。 动力部分是机器动力的来源，常用的发动机有电动机、内燃机和空气压缩机等。 工作部分是直接完成机器工作任务的部分，处于整个传动装配的终端，起结构形式取决于机器的用途。例如金属切削机床的主轴、拖板、工作台等。 传动装置是将动力部分的运动和动力传递给工作部分的中间环节。例如：金属切削机床中常用的带传动、螺旋传动、齿轮传动、连杆机构、凸轮机构等。机器应用的传动方式主要有机械传动、液压传动、气动传动及电气传动等。

机器人的执行机构由哪些部件构成 即机器人本体，其臂部一般采用空间开链连杆机构，其中的运动副（转动副或移动副）常称为关节，关节个数通常即为机器人的自由度数。根据关节配置型式和运动坐标形式的不同，机器人执行机构可分为直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式和关节坐标式等类型。出于拟人化的考虑，常将机器人本体的有关部位分别称为基座、腰部、臂部、腕部、手部（夹持器或末端执行器）和行走部（对于移动机器人）等 机器的驱动装置有哪些 是驱使执行机构运动的机构，按照控制系统发出的指令信号，借助于动力元件使机器人进行动作。它输入的是电信号，输出的是线、角位移量。机器人使用的驱动装置主要是电力驱动装置，如步进电机、伺服电机等，此外也有采用液压、气动等驱动装置。

机器人的控制系统方式有哪些？ 一种是集中式控制，即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。另一种是分散（级）式控制，即采用多台微机来分担机器人的控制，如当采用上、下两级微机共同完成机器人的控制时，主机常用于负责系统的管理、通讯、运动学和动力学计算，并向下级微机发送指令信息；作为下级从机，各关节分别对应一个CPU，进行插补运算和伺服控制处理，实现给定的运动，并向主机反馈信息。根据作业任务要求的不同，机器人的控制方式又可分为点位控制、连续轨迹控制和力（力矩）控制。 阿西莫夫机器人三定律是什么 科幻小说家艾萨克·阿西莫夫在小说[1]中所订立的“机器人三定律”。阿西莫夫为机器人提出的三条“定律”（law），程序上规定所有机器人必须遵守： 一：机器人不得伤害人类，或袖手旁观坐视人类受到伤害； 二：除非违背第一法则，机器人必须服从人类的命令； 三：在不违背第一及第二法则下，机器人必须保护自己。

机器人的结构形式及各类结构的特点

机器人的结构形式及各类结构的特点 摘要：如今机器人已被广泛应用于机械、印刷机械、汽车工业、食品生产工业、药品生产工业、电子工业、机器制造业和化妆品生产等行业，不同领域因其需要的多样性和特殊性，也导致机器人在结构形式上存在多样性和特殊性。 关键字：结构形式，结构坐标系 2011302590173 刘亚辉 遥感信息工程学院

一、引言 机器人按ISO 8373定义为：位置可以固定或移动，能够实现自动控制、可重复编程、多功能多用处、末端操作器的位置要在3个或3个以上自由度内可编程的工业自动化设备。这里自由度就是指可运动或转动的轴。工业机器人按其结构形式及编程坐标系主要分类为关节型机器人、移动机器人、水下机器人和直角坐标机器人等。按主要功能特征及应用分为移动机器人、水下机器人、洁净机器人、直角坐标机器人、焊接机器人、手术机器人和军用机器人等。机器人学涉及到机器人结构，机器人视觉，机器人运动规划，机器人传感器，机器人通讯和人工智能等许多方面，不同用处的机器人涉及到不同的学科，下面仅对这些机器人的结构和应用进行简单介绍。 机器人按照结构坐标系特点方式分类可分为：直角坐标机器人，圆柱坐标型机器人，极坐标机器人，多关节机器人等。 机器人按照机身结构特点可分为：升降回转型机身结构，俯仰型机身结构，直移型机身结构，类人机器人机身结构等。 二、各种结构坐标系 1、直角坐标系机器人 直角坐标型机器人结构如图所示，它主要是以直线运动轴为主，各个运动轴通常对应直角坐标系中的X轴，Y轴和Z轴，一般X轴和Y轴是水平面内运动轴，Z轴是上下运动轴。在一些应用中Z轴上带有一个旋转轴，或带有一个摆动轴和一个旋转轴。在绝大多数情况下直角坐标机器人的各个直线运动轴间的夹角为直角。 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，有较多的局限性。 2、圆柱坐标机器人 圆柱坐标型机器人的结构如下图所示，R、θ和x为坐标系的三个坐标，其中R、是手臂的径向长度，θ是手臂的角位置，x是垂直方向上手臂的位置。如果机器人手臂的径向坐标R保持不变，机器人手臂的运动将形成一个圆柱表面。

工业机器人球坐标型机械臂结构设计毕业设计

工业机器人球坐标型机械臂结构设计毕业论文1 绪论 1.1 课题背景 工业机器人在现代生产中应用日益广泛，作用越来越重要，工业机械臂尤为如此，因此设计实用、高效的机械臂对于机械设计者来说是义不容辞的责任，对于毕业的大学生也是一个实时、富有意义和挑战的课题。 工业机器人自20世纪60年代问世以来，其研究和开发在工业发达国家中一直备受青睐。尽管各国对机器人的定义不尽相同，但都有可编程、拟人化、通用性等特点，是一种融机械工程、电子工程、计算机技术、自动控制技术等多学科为一体的高新技术产品。随着相关支撑学科的长足发展，工业机器人的研究和开发正在突飞猛进，其应用领域进一步扩大。我国机器人技术的研究工作起步较晚，虽已取得较大发展，但较之发达国家的水平仍有较大距离，应积极探索适合我国国情的工业机器人应用思路，开发低成本、高性价比的实用型工业机器人。 机器人自诞生之日起，便显示出其强大的生命力，机器人首先在工业生产中得到了广泛应用，并给传统工业带来了质的飞跃。它不仅提高了传统产业的自动化程度，提高了劳动生产率而且还推动了以资源消耗低环境污染少为特征的新型工业的诞生随着人类在机械工程、电气工程、微电子技术、计算机技术、控制论、传感技术、信息学、声学、仿生学、及人工智能等学科领域的飞速发展，机器人技术的应用也正在向农业、林业、畜牧、养殖、海洋开发、宇宙探索、国防建设、安全救济、生物医学、服务娱乐等新领域拓展开来，并已取得显著进展，机器人技术已成为高科技应用领域中的重要组成部分。 机器人主要有两大类：用于制造环境下的工业机器人和用于非制造环境下的服务机器人。工业机器人是一种对生产环境和生产条件具有较强的适应性和灵活性的柔性自动化装备，它主要用于现代制造业中代替人们从事繁重、重复单调、环境恶劣危险、人做不了或做不好的工作，从而减轻了人们的劳动强度，改善了劳动环境，并有效地

工业机器人内部结构及基本组成原理详解

工业机器人内部结构及基本组成原理详解 工业机器人详解 你对工业机器人有着什么样的了解？关于工业机器人，我们过去也反反复复推送了很多的文章，在这一次，我们将尝试解决有关---在工业环境中使用的最常见的机器人和作业时经常会遇到的问题。关于工业机器人定义什么可以被 认为是一个工业机器人？什么不能被称为工业机器人？工业机器人直到最近才能避开这种混乱。不是在工业环境中使 用的每个机电设备都可以被认为是机器人。根据国际标准组织的定义，工业机器人是一种可编程的三自由度或多轴自动控制的可编程多用途机械手。这几乎是在谈论工业机器人时被接受的定义。工业机器人自中年以来发生了什么变化？越来越多的工程师和企业家正在寻找越来越多的机器人技术，帮助在工业环境中优化工作流程的方式。随着时代的发展和机器人技术的进步，机器人手臂必须为诸如仓储中使用的群组AGV等新手铺路。我们经常说典型的工业机器人 由工具，工业机器人手臂，控制柜，控制面板，示教器以及其他外围设备组成。那么这些是什么？这些部分通常都在一起，控制柜类似于机器人的大脑。控制面板和示教器构成用户环境。工具（也称为末端执行器）是为特定任务设计的设备（例如焊接或喷涂）。机器人手臂基本上是移动工具的

东西。但并不是每个工业机器人都像一个手臂。不同机器人有不同类型的结构。控制面板--- 操作员使用控制面板来执行一些常规任务。（例如：改变程序或控制外围设备）。应用“机器人工人” --------- 什么时候应该使用工业机器人而不是人工？相信这个问题大家思考的次数并不少了。理想情况下，这应该是双赢的。想快速看到效果，你需要知道什么是别人最不喜欢的工作。想得最多的是那些重复的，乏味的工作，需要从工作人员那边进行大量单调的行动，这个思考是正确的，因为正是如此，例如从一个输送机到另一个输送机。如果总是相同的任务，您可以使用专门针对您的需求量身定制的自动化解决方案。工厂的工作处理需要越来越灵活，在这些情况下，正确的解决方案是：可以试用用于不同任务的可重新编程的机器人进行任务操作。此外，就是那些对人类工作有害的任务。（例如：用危险化学品进行表面处理，这是在有害环境中工作。在许多情况下，长期使用机器人比聘用工人更聪明和便宜。）当然，还有的是人类难以操作的工作。（例如：举或搬运重物或在不适合人类生活的条件下工作。）同样，在许多这些情况下，可以应用特定的自动化解决方案。然而，如果任务需要灵活性处理，还需要考虑要用到的机器人。以下是最常见的机器人应用程序列表：电弧焊、部件、涂层、去毛刺、压铸、造型、物料搬运、选择、码垛、打包、绘画、点焊、运输，仓储关于工业机器人的

工业机器人常用传动方式的比较与分析

工业机器人常用传动方式的比较与分析 工业机器人的传动 工业机器人的传动装置与一般机械的传动装置的选用和计算大致相同。但工业机器人的传动系统要求结构紧凑、重量轻、转动惯量和体积小, 要求消除传动间隙, 提高其运动和位置精度。工业机器人传动装置除齿轮传动、蜗杆传动、链传动和行星齿轮传动外, 还常用滚珠丝杆、谐波齿轮、钢带、同步齿形带和绳轮传动。 表1工业机器人常用传动方式的比较与分析 新型的驱动方式 1. 磁致伸缩驱动 铁磁材料和亚铁磁材料由于磁化状态的改变, 其长度和体积都要发生微小的变化, 这种现象称为磁致伸缩。 20世纪60年代发现某些稀土元素在低温时磁伸率达3000×10-6～10 000×10-6,人们开始关注研究有适用价值的大磁致伸缩材料。 研究发现,TbFe2(铽铁)、SmFe2(钐铁)、DyFe2(镝铁)、HoFe2(钬铁)、TbDyFe2(铽镝铁)等稀土－铁系化合物不仅磁致伸缩值高, 而且居里点高于室温, 室温磁致伸缩值为1000×10-6～2500×10-6, 是传统磁致伸缩材料如铁、镍等的10～100倍。这类材料被称为稀土超磁致伸缩材料(Rear Earth Giant MagnetoStrictive Materials, 缩写为RE-GMSM)。 这一现象已用于制造具有微英寸量级位移能力的直线电机。为使这种驱动器工作, 要将被磁性线圈覆盖的磁致伸缩小棒的两端固定在两个架子上。当磁场改变时, 会导致小棒收缩或伸展, 这样其中一个架子就会相对于另一个架子产生运动。一个与此类似的概念是用压电晶体来制造具有毫微英寸量级位移的直线电机。 美国波士顿大学已经研制出了一台使用压电微电机驱动的机器人——“机器蚂蚁”。“机器蚂蚁”的每条腿是长1 mm或不到1 mm的硅杆，通过不带传动装置的压电微电机来驱

工业机器人的结构与组成

. ..工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构， 包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。 工业机器人按臂部的运动形式分为四种。直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动；圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩；关节型的臂部有多个转动关节。 工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行 机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。 工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。 示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。 具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人，能在较为复杂的环境下工作；如具有识别功能或更进一步增加自适应、自学习功能，即成为智能型工业机器人。它能按照人给的“宏指令”自选或自编程序去适应环境，并自动完成更为复杂的工作。

机器人的基本结构原理

教案首页 课程名称农业机器人任课教师李玉柱第2章机器人的基本结构原理计划学时 3 教学目的和要求： 1.弄清机器人的基本构成； 2.了解机器人的主要技术参数； 3.了解机器人的手部、腕部和臂部结构； 4.了解机器人的机身结构； 5.了解机器人的行走机构 重点： 1.掌握机器人的基本构成 2.弄清机器人都有哪些主要技术参数 3.机器人的手部、腕部和臂部结构 难点： 机器人的手部、腕部和臂部结构 思考题： 1.机器人由哪些部分组成？ 2.机器人的主要技术参数有哪些？ 3.机器人的行走机构共分几类，请想象未来的机器人能 否有其它类型的行走机构？

第2章概论 教学主要内容： 2.1机器人的基本构成 2.2机器人的主要技术参数 2.3人的手臂作用机能初步分析 2.4机器人的机械结构构成 2.5机器人的手部 2.6机器人的手臂 2.7机器人的机身 2.8机器人的行走机构 本章介绍了机器人的基本构成、主要技术参数，人手臂作用机能，在此基础上对机器人的手部、手腕、手部、。机身、行走机构等原理及相关的结构设计进行讨论，使学生对机器人的机构和原理有较为清楚的了解。 2.1机器人的基本构成 简单地说：机器人的原理就是模仿人的各种肢体动作、思维方式和控制决策能力。 不同类型的机器人其机械、电气和控制结构也不相同，通常情况下，一个机器人系统由三部分、六个子系统组成。这三部分是机械部分、传感部分、控制部分；六个子系统是驱动系统、机械系统、感知系统、人机交互系统、机器人-环境交互系统、控制系统等。如图2-1所示。

●是由关节连在一起的许多机械连杆的集合体， 关节通常分为转动关节和移动关节，移动关节允许连杆做直线移动，转动关节仅允许连杆之间发生旋转运动。 个主要部●常规的驱 接地与臂、腕或手上的机械连杆或关节连接在一起，也可以使用齿轮、带、链条等机械传动机构间接传动。 ●感知系统 ．．．．由一个或多个传感器组成，用来获取内部和外部环境中的有用信息，通过这些信息确定机械部件各部分的运行轨迹、速度、位置和外部环境状态，使机械部件的各部分按预定程序或者工作需要进行动作。传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化水平。 ●控制系统 ．．．．其任务是根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。若机器人不具备信息反馈特征，则为开环控制系统；若具备信息反馈特征，则为闭环控制系统。根据控制原理，控制系统又可分为程序控制系统、

六轴关节机器人机械结构

六轴关节机器人机械结构 上图为常见的六轴关节机器人的机械结构,六个伺服电机直接通过谐波减速器、同步带轮等驱动六个关节轴的旋转,注意观察一、二、三、四轴的结构，关节一至关节四的驱动电机为空心结构，关节机器人的驱动电机采用空心轴结构应该不常见，空心轴结构的电机一般较大。采用空心轴电机的优点是：机器人各种控制管线可以从电机中心直接穿过，无论关节轴怎么旋转，管线不会随着旋转，即使旋转，管线由于布置在旋转轴线上，所以具有最小的旋转半径。此种结构较好的解决了工业机器人的管线布局问题。对于工业机器人的机械结构设计来说，管线布局是难点之一，怎样合理的在狭小的机械臂空间中布置各种管线（六个电机的驱动线、编码器线、刹车线、气管、电磁阀控制线、传感器线等），使其不受关节轴旋转的影响，是一个值得深入考虑的问题。 机器人的腕部结构常见有如下几种结构:

在这三种手腕部的结构中,以第一种(RBR型)结构应用最为广泛,它适应于各种工作场合,后两种结构应用范围相对较窄,比如说3R型的手腕结构主要应用在喷涂行业等. 关节设计: 对于国外的工业机器人主要制造国家来说,六轴关节机器人的研发设计及制造已经有好几十年的历史了,整个工业机器人的研发制造体系较为完善,他们的技术相对来说比较成熟,他们在相互竞争中可以相互模仿、改善、不断推陈出新,他们的技术对于国内来说,近乎完美.而国内目前这个行业还处在黎明前的黑暗阶段,虽然有不少公司有这个研发意图,或者正在研发途中,不管怎么说,浮出水面公布自己正在研发或者研发成功的公司应该说是极少数,即使宣布自己研发成功,也只是初步试验成功,真正产业化、商品化还有一段相当漫长的路要走.而更多的公司还停留在项目立项、技术评估、投入风险分析的阶段.由于国内做这个行业的很少,相关的结构也没有什么可参考的,技术储备不足,少数的单位或个人有机会能够拆拆别人的机器,拆个一知半解,更多的人只能在旁边看看了(比如说我,想拆都没机会^_^),还好了,网络资源丰富,今搜集到不少机械结构方面的图片,分享给大家参考,希望咱们做机械设计的(我应该也算是个机械工程师啊^_^毕竟我也是做机械的)少走点弯路,做出更好的机器. 六轴关节机器人的腕部关节设计较为复杂,因为在腕部同时集成了三种运动.小型的六轴关节机器人的腕部关节主要采用谐波减速器.下面的图片较为详细的描述了常见的六轴关节机器人的腕部结构.

机器人基本构成

机器人基本构成 机器人系统通常分为三大部分：机械部分、传感部分和控制部分；六个子系统：驱动系统、机械系统、感知系统、人机交互系统、机器人环境交互系统、控制系统等组成（如图1所示）。 图1 机器人系统的基本构成 1.机械系统 机械系统又称操作机或执行机构系统，由一系列连杆、关节或其他形式的运动部件组成，通常包括机座、立柱、腰关节、臂关节、腕关节和手爪等，构成多自由度机械系统。 工业机器人机械系统由机身、手臂和末端执行器组成，机身可具有行走机构，手臂一般有上臂、下臂和手腕组成，末端执行器直接装在手腕上，可以是两手指或多手指手爪，可以是喷漆枪、焊枪等作业工具。 2.驱动系统 驱动系统主要指驱动机械系统的机械装置，根据驱动源不同可分为电动、液压、气动三种或三者结合一起的综合系统；驱动系统可以直接与机械系统相连，或通过皮带、链条、齿轮等机械传动机构间接相连。 3.感知系统 感知系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成，获取内部和外部环境状态信息，确定机械部件各部分的运行轨迹、状态、位置和速度等信息，使机械部件各部分按预定程序和

工作需要进行动作。智能传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化水平。人类感知系统对外部信息获取比较灵巧，但一些特殊信息传感器感知更有效。 4.控制系统 控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构完成规定的运动和功能。若不具备信息反馈特种，则为开环控制系统；具备信息反馈特征则为闭环控制系统。根据控制原理可分为程序控制系统，适应性控制系统，人工智能控制系统；根据控制运动形式分为点位控制和轨迹控制。 5.交互系统 机器人-环境交互系统是实现机器人与外部环境中的设备相互联系和协调的系统。机器人可以与外部设备集成为一个功能单元，如加工制造单元、焊接单元、装配单元等；也可以是多台机器人、多台机床、设备、零件存储装置等集成为一个可执行复杂任务的功能单元。 人机交互系统是操作人员参与机器人控制并与机器人进行联系的装置，如计算机终端、指令控制台、信息显示板及危险信号报警器等。主要有两类：指令给定装置和信息显示装置。

机器人的结构形式及各类结构的特点知识分享

机器人的结构形式及各类结构的特点

机器人的结构形式及各类结构的特点 摘要：如今机器人已被广泛应用于机械、印刷机械、汽车工业、食 品生产工业、药品生产工业、电子工业、机器制造业和化妆品生产 等行业，不同领域因其需要的多样性和特殊性，也导致机器人在结 构形式上存在多样性和特殊性。 关键字：结构形式，结构坐标系 2011302590173 刘亚辉 遥感信息工程学院

一、引言 机器人按ISO 8373定义为：位置可以固定或移动，能够实现自动控制、可重复编程、多功能多用处、末端操作器的位置要在3个或3个以上自由度内可编程的工业自动化设备。这里自由度就是指可运动或转动的轴。工业机器人按其结构形式及编程坐标系主要分类为关节型机器人、移动机器人、水下机器人和直角坐标机器人等。按主要功能特征及应用分为移动机器人、水下机器人、洁净机器人、直角坐标机器人、焊接机器人、手术机器人和军用机器人等。机器人学涉及到机器人结构，机器人视觉，机器人运动规划，机器人传感器，机器人通讯和人工智能等许多方面，不同用处的机器人涉及到不同的学科，下面仅对这些机器人的结构和应用进行简单介绍。 机器人按照结构坐标系特点方式分类可分为：直角坐标机器人，圆柱坐标型机器人，极坐标机器人，多关节机器人等。 机器人按照机身结构特点可分为：升降回转型机身结构，俯仰型机身结构，直移型机身结构，类人机器人机身结构等。 二、各种结构坐标系 1、直角坐标系机器人 直角坐标型机器人结构如图所示，它主要是以直线运动轴为主，各个运动轴通常对应直角坐标系中的X轴，Y轴和Z轴，一般X轴和Y轴是水平面内运动轴，Z轴是上下运动轴。在一些应用中Z轴上带有一个旋转轴，或带有一个

工业机器人的基本组成结构

工业机器人的基本组成结构 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或者多自由度机器人，它的出现是为了解放人工劳动力、提高企业生产效率。工业机器人的基本组成结构则是实现机器人功能的基础，下面一起来看一下工业机器人的结构组成。工业机器人，现代工业机器人大部分都是由三大部分和六大系统组成。 1.机械部分 机械部分是机器人的血肉组成部分，也就是我们常说的机器人本体部分。这部分主要可以分为两个系统： （1）驱动系统 要使机器人运行起来，需要各个关节安装传感装置和传动专治，这就是驱动系统。它的作用是提供机器人各部分、各关节动作的原动力。驱动系统传动部分可以是液压传动系统、电动传动系统、气动传动系统，或者是几种系统结合起来的综合传动系统。 （2）机械结构系统 工业机器人机械结构主要由四大部分构成：机身、臂部、腕部和手部，每一个部分具有若干的自由度，构成一个多自由的机械系统。末端操作器是直接安装在手腕上的一个重要部件，它可以是多手指的手爪，也可以是喷漆枪或者焊具等作业工具。 2.感受部分 感受部分就好比人类的五官，为机器人工作提供感觉，帮助机器人工作过程更加精确。这部分主要可以分为两个系统： （1）感受系统 感受系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成，用于获取内部和外部环境状态中有意义的信息。智能传感器可以提高机器人的机动性、适应性和智能化的水准。对于一些特殊的信息，传感器的灵敏度甚至可以超越人类的感觉系统。 （2）机器人-环境交互系统 机器人-环境交互系统是实现工业机器人与外部环境中的设备相互联系和协调的系统。工业机器人与外部设备集成为一个功能单元，如加工制造单元、焊接单元、装配单元等。也可以是多台机器人、多台机床设备或者多个零件存储装置集成为一个能执行复杂任务的功能单元。 3.控制部分 控制部分相当于机器人的大脑部分，可以直接或者通过人工对机器人的动作进行控制，控制部分也可以分为两个系统： （1）人机交互系统 人机交互系统是使操作人员参与机器人控制并与机器人进行联系的装置，例如，计算机的标准终端、指令控制台、信息显示板、危险信号警报器、示教盒等。简单来说该系统可以分为两大部分：指令给定系统和信息显示装置。 （2）控制系统 控制系统主要是根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号支配的执行机构去完成规定的运动和功能。根据控制原理，控制系统可以分为程序控制

第十三章 工业机器人机构学

第十三章工业机器人机构学 提要 介绍了工业机器人的组成原理、分类与工作性能特点。 研究了坐标变换与空间物体的位姿与位移的齐次坐标表达;研究了已知各个关节的相对运动时,如何确定工业机器人末端操作器的位姿；研究了已知目标对象的位姿时,如何确定工业机器人各个关节的相对运动量。 １3．1 概述 工业机器人是用来搬运材料、零件与工具,进行焊接与喷涂的可再编程的多功能机械手，通过调用不同的程序来完成预设的多种工作任务。

1３.2 工业机器人的组成 工业机器人由三大部分六个子系统组成。三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。六个系统是驱动系统、机构与结构系统、感觉系统、机器人与环境交互系统、人机交互系统和控制系统。 １.机器人的机构与结构系统 工业机器人的机械部分由三部分组成,即机身、手臂和末端操作器。机身可以是固定的,也可以是移动的。手臂进一步划分为上臂和下臂,上臂与机身形成肩关节，上臂与下臂形成肘关节,下臂与末端操作器形成碗关节，如图1３.3所示。

2. 机器人手部的机构与结构系统 1) 具有一个相对自由度的末端操作器 2) 具有多个自由度的末端操作器

1３．3工业机器人的分类与性能 1）直角坐标型 直角坐标型操作机如图1３．6所示，它有三个移动关节(PPP),可使末端操作器作三个方向的独立位移。 该种型式的工业机器人，定位精度较高,空间轨迹规划与求解相对较容易，计算机控制相对较简单。它的不足是空间尺寸较大，运动的灵活性相对较差，运动的速度相对较低。

２)圆柱坐标型 圆柱坐标型操作机如图１３.７所示,它有两个移动关节和一个转动关节(PPＲ)，末端操作器的安装轴线之位姿由(z，r,θ)坐标予以表示。该种型式的工业机器人，空间尺寸较小,工作范围较大，末端操作器可获得较高的运动速度。它的缺点是末端操作器离z轴愈远,其切向线位移的分辨精度就愈低。 3) 球坐标型 球坐标型操作机如图1３.８所示,它有两个转动关节和一个移动关节(RＲP),末端操作器的安装轴线之位姿由(θ,φ, r)坐标予以表示。该种型式的工业机器人,空间尺寸较小,工作范围较大。

机器人的组成系统

机器人的组成系统

一．工业机器人组成系统 工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括腰部、肩部、肘部和手腕部，其中手腕部有3个运动自由度。驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作。控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。 工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。 工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上

已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。 示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。 几个问题： （1）巨轮机器人JLRB20KG机器人是点位型还是连续轨迹型？ （2）能不能编写一个简单程序，使机器人能够的末端能够走一个圆？ （3）能不能控制机器人中每一个电机的输出功率或扭矩？ （4）机器人每一个关节从驱动电机到执行机构的传递效率有没有？

7自由度工业机器人机械结构毕业设计

摘要 7 自由度工业机器人以工作范围大、动作灵活、结构紧凑、能抓取靠近机座的物体等特点备受设计者和使用者的青睐。由于有一个冗余自由度，很容易在确保最佳焊接姿势的同时，避免工件以及夹具对机器人工作臂的干扰。 本论文首先根据机器人持重3kg、工作范围1434mm、本体重量150kg，确立机器人为S腰部回转、L小臂摆动、E大臂回转、U臂部俯仰、R腕部扭转、B 腕部俯仰、T腕部回转的7自由度关节型弧焊机器人的总体结构；分析机器人的各个关节在转动惯量、角速度、加速度等技术指标下的工作状况，确定7个关节都采用交流电机驱动、机器人手臂专用减速器传动，同时B、T腕部关节还用到同步带传动。通过计算各关节所需电机的功率和转矩、减速器的减速比、同步带的要求并选型；用UG NX6.0画出机器人的各关节三维仿真模型，并装配成型。 本课题研究具有广泛的实际意义和应用前景。设计的7自由度工业机器人为后续的机器人动力学分析和运动控制提供了参考依据，并可以做进一步的研发。 关键词：7自由度，工业机器人，机械结构

Abstract 7 dof industrial robots with large scope of work, flexible, compact structure, can grab the object near the base are famous among so much designers and users. Because there is a redundant freedom, it is easy to ensure the best welding position at the same time, avoid workpiece and fixture work on the robot arm interference. In this thesis, according to the robot puts up 3kg, the scope of work is 1434mm, body weight is 150kg,establish 7 dof joint structure of arc-welding robot including S waist, L arm swing, E arm rotation, U pitching arm, R wrist turn, B wrist pitch, T wrist rotation. Analysis of the various robot joints in moment of inertia, angular velocity, acceleration and other technical indicators of the work under the conditions identified seven joints driven by AC motor, the robot arm dedicated reducer drive, while B, T wrist joint is also used in synchronous belt drive. Required by calculating the joint motor power and torque, reduction ratio reducer, belt requirements and selection; robot with UG NX6.0 draw three-dimensional simulation model of each joint, and assembly molding. This research has extensive practical significance and application prospect. 7 dof industrial robots designed for the follow-up dynamics analysis and motion control and provide a reference, and can do further research and development. Key words: 7 dof, industrial robot, mechanical structure

码垛机器人的主要结构介绍

码垛机器人的主要结构介绍 积成包装码垛机器人主要由机械主体、伺服驱动系统、手臂机构、末端执行器(抓手)、末端执行器调节机构以及检测机构组成，按不同的物料包装、堆垛顺序、层数等要求进行参数设置，实现不同类型包装物料的码垛作业。按功能划分为进袋、转向、排袋、编组、抓袋码垛、托盘库、托盘输送以及相应的控制系统等机构。 (1)进袋机构。采用皮带输送机完成码垛机供袋任务。 (2)转向机构。按设定程序对包装袋作转向编排。 (3)排袋机构。采用皮带输送机将编排好的包装袋送至积袋机构。

(4)积袋机构。采用皮带输送机集中编排好的包装袋。 (5)抓袋码垛机构。采用码垛机器人构完成码垛作业。 (6)托盘库。成叠的托盘由叉车送人，按程序逐个排放至托盘辊道输送机，有规律地向码垛工序供应空托盘，达到8层后的成垛托盘，由辊道输送机输送至成垛托盘库，最后由叉车取出送至仓库贮存，系统采用可编程序控制器(PLC)控制。 码垛机的适用范围 1、条件与形状 (1)搬运物条件。为了适应码垛机的工作，要求搬运物品必须是箱装和袋装。这样码垛机才能把物品搬运到输送机上。此外，要求手工装载的物品停放后货态不能变化。 (2)搬运物的形状。码垛机工作条件之一是要求搬运物的形状要规则，以便装箱。玻璃、铁、铝等材料的缸和罐之类，以及棒状、筒状物和环状物等，因形状不规则，不便装箱。适合码垛机工作的物品有纸箱、木箱、纸袋、麻袋和布袋等。 2码垛机的效率 (1)直角坐标码垛机机器人,其效率较低,每小时搬运200一600个包装物品。 (2)关节型码垛机机器人，其效率为4小时搬运300一1000个包装物品。 (3)圆柱坐标码垛机，属于中等效率的码垛机，每小时装载600一1200个包装物品。 (4)低脚式码垛机，效率较高，每小时装载1000一1800个包装物品。 (5)高脚式码垛机，属于高效率码垛机，每小时可装载1200-3000个包装物品。 积成包装机械有限公司是一家从事后道组合集成包装自动化的设计、研发制造与包装材料生产配套为一体的科研制造高新企业。我们专注于研究各行业的后道包装现状，结合行业工控技术，融合机电一体化，应用于包装作业中。为客户提供设计定制从自动开箱—自动