第10部分开式链机构

1、第10部分开式链机构第第1010章章 开式链机构开式链机构 串联式机器人串联式机器人 并联式机器人并联式机器人 机器人机构特点机器人机构特点 10.1 10.1 机器人机构特点机器人机构特点 1 1、传统的工业机器人一般是由机座、腰、传统的工业机器人一般是由机座、腰部（或肩部）、大臂、小臂、腕部和手部（或肩部）、大臂、小臂、腕部和手部以串联方式联接而成的开式链机器人部以串联方式联接而成的开式链机器人机构，也称为串联式机器人。机构，也称为串联式机器人。 特点是：工作空间大、手腕关节灵活、特点是：工作空间大、手腕关节灵活、各关节驱动解耦性好。各关节驱动解耦性好。 2 2、并联式机器人是由单开链或复

2、合开式、并联式机器人是由单开链或复合开式链用并联形式联接于动、静二个平台之间链用并联形式联接于动、静二个平台之间的一类并联机构所组成。的一类并联机构所组成。 特点是：刚性好，结构稳定；承载能力特点是：刚性好，结构稳定；承载能力大；误差小精度高；电机可置于固定平台大；误差小精度高；电机可置于固定平台； 10.1 10.1 串联式机器人串联式机器人 由构件和运动副串联由构件和运动副串联组成的开链称为单开组成的开链称为单开链（链（SOCSOC） 。开式链 树状开链单开链图1.8.1 开式链b)a)1010.1.1 .1.1 单开链机器人机构的结构分单开链机器人机构的结构分析析 1 1、串联式机器人的

3、组成：机身、臂部、腕部、手部等、串联式机器人的组成：机身、臂部、腕部、手部等日本安川六自由度关节型机器人 日本三菱五自由度关节型机器人 2 2、串联式机器人操作器的自由度串联式机器人操作器的自由度 串联式机器人操串联式机器人操作器的自由度数作器的自由度数目目F F等于操作器中等于操作器中各运动部件自由各运动部件自由度的总和度的总和 。iFf即：b）腕部a）关节型串联机器人 3 3、串联式机器人操作器的结构分类、串联式机器人操作器的结构分类 直角坐标型机器人 （1）直角坐标型 （2 2）圆柱坐标型）圆柱坐标型 圆柱坐标型机器人圆柱坐标型机器人 （3 3）球坐标型球坐标型 球坐标型机器人球坐标型机

4、器人（4 4）关节型关节型关节型串联机器人 1010.1.2 .1.2 单开链串联式机器人机构的运动学单开链串联式机器人机构的运动学 一、单开链串联式机器人机构运动学研究的主要问题 ：1运动学的正解、反解 ；2机器人的工作空间 ；3机器人解的存在性 ；4机器人多重解 。二、平面二构件关节型串联机器人操作器二、平面二构件关节型串联机器人操作器 平面二构件关节型机器人 A22111s2AB1图1.8.8 平面二构件关节型串联机器人s2ss12BBy三三 、平面三构件关节型串联机器人、平面三构件关节型串联机器人 平面二构件关节型机器人 321图1.8.9 平 面 三 构 件 关 节 型 串 联 机

5、器 人321ACBAACBK1010.1.3 .1.3 单开链串联式机器人机构的工作空间单开链串联式机器人机构的工作空间 及奇及奇异位置分析异位置分析 一、一、 工作空间分析工作空间分析 1 1平面二构件关节型串联机器人操作器的工作空间分析平面二构件关节型串联机器人操作器的工作空间分析 12b )a )图1 .8 .1 0 平 面 二 构 件 关 节 型 串 联 机 器 人 工 作 空 间21+2|212221llyxllBBlyxBB20222 2平面三构件关节型串联机器人操作器的工作空间分析平面三构件关节型串联机器人操作器的工作空间分析 3|12|b )c )a )3213图1 .8 .1

6、 1 平 面 三 构 件 关 节 型 串 联 机 器 人 工 作 空 间123123123|12|3|12|12二、二、 奇异位置分析奇异位置分析 112BBxJy操作器关节速度： 机构是否有奇异位置存在，可通过对雅可比矩阵是否可求逆来加以判断。 （一）多项式插补（一）多项式插补 三、机器人轨迹规划三、机器人轨迹规划 i+1ii-1图1.8.13 机 器 人 多 项 插 补 轨 迹 规 划i+1ii-1(T )(0)i机器人多项式插补轨迹规划（二）关节空间中的轨迹规划（二）关节空间中的轨迹规划 关节空间轨迹规划关节空间轨迹规划 21c )b )a )21图1 . 8 . 1 5 关节空间规划轨迹（三）直角坐标空间中的轨迹规划（三）直角坐标空间中的轨迹规划 直角坐标空间规划轨迹直角坐标空