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典型机构应用,一、含平行四边形机构的平面机构,1.机构拓扑结构分析。,（一）高速并联机械手,一、含平行四边形机构的平面机构,1.机构拓扑结构分析。,（一）高速并联机械手,机械平动其他方法？。,一、含平行四边形机构的平面机构,（二）ABB3-DOF机械手,二、工程机械（多自由度）-液压挖掘机,1.概述。,液压挖掘机是工程机械的一个主要机种，它利用铲斗挖掘、铲装土壤和石块，装满后提升铲斗并回转到卸土地点卸土，然后再使转台回转、铲斗下降到挖掘面，进行下一次挖掘。液压挖掘机广泛应用于矿山开采、道路工程、国防施工、农田水利等基础建设之中，对减轻繁重的体力劳动，加快施工进度，提高劳动生产率具有十分显著的意义。,液压挖掘机的主要组成,液压挖掘机的主要组成,液压挖掘机的主要组成,1-动臂；2-动臂油缸；3-斗杆；4-斗杆油缸；5-铲斗；6-铲斗油缸；7-摇臂连杆；8-上部转台；9-行走机构,三、包装（印刷、纺织等轻工）机械,四、工业机器人中的开链机构,1.概述。,工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行。,工业机器人在工业中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业，例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。,2.工业机器人的组成。,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。1）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36个运动自由度，其中腕部通常有13个运动自由度；2）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；3）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。,3.拓扑结构分析。,3.拓扑结构分析。,3.拓扑结构分析。,五、多轴数控机床中的开链机构,1.概述。,2.拓扑结构分析三轴数控机床,2.拓扑结构分析三轴数控机床,2.拓扑结构分析四轴数控机床（3+1）,2.拓扑结构分析五轴轴数控机床（3+2）,2.拓扑结构分析五轴联动数控机床,2.拓扑结构分析数控机床加工,六、工业机器人中的闭链机构,Delta高速机械手,1.Delta高速机械手,2.硅片搬运机器人,2硅片搬运机器人,Linesingle-armedclustertool,2.硅片搬运机器人,七、多轴数控机床中的闭链机构,五轴并联机床,1.DOG-1型五轴并联机床,2019/12/14,30,可编辑,1,2,3,4,1,2,3,4,1,2,3,4,1,2,3,4,1,2,3,4,三、闭链机构的其他应用,MBBBO105飞行模拟器,手术机器人,新型机构,一、柔性机构及其应用,1.柔性机构构件。,依靠构件的弯曲、变形或具有的弹性来产生运动、传递能量和力的机构。一般采用柔性运动副（无摩擦、无间隙），因而柔性机构具有精度高的特点，同时柔性机械系统零件数量少，装配工艺简单等特点。,一、柔性机构及其应用,2.柔性运动副。,S,R,U,P,无摩擦、无间隙,运动分辨率和精度高,运动范围小,柔性运动副力学和刚度模型,薄板结构柔性移动副,柔性球面副,3.柔性机构的应用微操作机器人。,1）微操作技术,微切割操作,光纤对准,随着科学技术的不断发展和进步，人类研究的科学领域已深入到我们不能直接感受到的微观领域，如工程、医学、医疗、生物、光学和材料等领域，其工作对象越来越小，完成这类工作必须借助于特殊的工具和手段，因此，微操作技术就成为人类通向微观领域的关键技术。,目前，微观操作领域涉及生物医学工程，精密对接或定位，MEMS器件微装配、微光刻等。,3.柔性机构的应用微操作机器人。,2）微操作机器人,芬兰Kallio研制的液压驱动微操作机器人,Orion微操作并联机器人,3.柔性机构的应用微操作机器人。,2）微操作机器人,哈工大研制的微操并联作机器人,北京航空航天大学研制的两种微操作并联机器人,3）.微操作机器人分析,6-PSS微操作并联机器人,位置反解方程,速度反解方程,速度正解方程,4）微操作机器人分析,6-PSS微操作并联机器人,即当驱动力,时,正交结构6-PSS微操作并联机器人有限元网格模型,正交结构6-PSS微操作并联机器人的Z向变形图,移动副变形量为,有限元分析,4）微操作机器人分析,6-PSS微操作并联机器人,正交结构6-PSS微操作并联机器人系统,1.压电陶瓷驱动器2.微操作机械本体3.显微镜4.六维鼠标5.LVDT测微仪6.压电陶瓷驱动电源7.计算机,4.柔性机构的应用六维力/力矩传感器。,六维传感器,一、柔性机构及其应用,4.柔性机构的应用六维力/力矩传感器。,六维传感器,1.欠驱动机构的概念与特点,欠驱动机构是指原动件数目小于自由度数的机构。这类机械系统能够以较少的驱动数量实现较复杂的运动，不仅可以简化机械系统的复杂程度，降低机械系统的重量、体积和制造的成本，同时提高了运动的灵活度。,因此欠驱动机构在移动机器人、太空机器人和航天飞行器、起重机械、倒立摆系统均有应用。,二、欠余驱动机构,2.欠驱动机构的应用,欠驱动机构在移动机器人、太空机器人和航天飞行器、起重机械、倒立摆系统均有应用。,2.欠驱动机构的应用,欠驱动机构在移动机器人、太空机器人和航天飞行器、起重机械、倒立摆系统均有应用。,3.欠驱动机构分析,视频,三、冗余驱动机构和冗余自由度机构,1.概念与特点,冗余驱动机构是指原动件数目大于自由度数的机构。解决了奇异位形附近的力学和刚性较差的问题，并提高了工作空间。,冗余自由度机构是指机构拥有比它末端构件到达要求的位置和姿态所需要的自由度更多的自由度。冗余自由度机构具有比非冗余自由度机构更好的性能。,2.冗余驱动机构应用,3.冗余自由度机构应用,车载冗余自由度特种作业机器人，适用于在极端复杂环境的工况下作业,四、变胞机构,1.概念