【《关节型机器人的分类与应用综述》2300字】

关节型机器人的分类与应用综述目录TOC\o"1-3"\h\u7256关节型机器人的分类与应用综述 1120711.1直角坐标型关节机器人 1282741.2圆柱坐标型关节机器人 2199331.3球坐标型机器人 226611.4关节坐标型机器人 2277471.5关节型机器人的应用 3关节型机器人是一种类似于人体肢臂的机器人，具有类似于人体肘部、腕部。指关节等关节型回转机构，称为R型；也有类似于人体大臂、小臂等杆臂结构，作为移动机构，称为P型。关节型机器人的各个关节中，包括主动关节与从动关节两种，单独驱动是主动关节，剩下的为从动关节。而主动关节数被定义为自由度数。[5]关节型机器人按照坐标形式可分为直角坐标型关节机器人、圆柱坐标型关节机器人、球坐标型关节机器人和关节坐标型关节机器人。1.1直角坐标型关节机器人第一种，基于直角坐标系的关节型机器人，该类型机器人是结构最简单的机器人。具体形式如图1-4中可看，该机器人有三个主动关节，即机器人拥有三个自由度，并且三个主动关节都为移动式，即机器人的型式为PPP型。在空间位置上，三个移动关节通过互相垂直的轴线移动，空间利用率很低，机体所占空间很大。但是另一方面，这种坐标形式在空间中的定位很容易，空间轨迹也容易得到。图1-SEQ图\*ARABIC4机器人的坐标形式1.2圆柱坐标型关节机器人圆柱坐标型关节机器人有三个主动关节：一个转动关节和两个移动关节（即PRR型），如图1-4所示，也就是其具有三个自由度。由于坐标形式的变化，导致圆柱坐标型机器人相比直角坐标型机器人，空间利用率高了不少，结构上不复杂，很容易的求解在三维空间中的运行轨迹。1.3球坐标型机器人圆柱坐标型关节机器人包含三个主动关节，分别为两转动关节与一移动关节（即RRP型），如图1-4所示，也就是其具有三个自由度。其空间运动方式一般是腰部和大臂的回转运动和小臂的伸缩运动，空间利用率相较于直角坐标型和圆柱坐标型提高更多，结构也更加简单。但是还是不如关节坐标型机器人在空间运行灵敏，且能够很好的利用空间。1.4关节坐标型机器人关节坐标型关节机器人，也就是我们平时所说的关节型机器人，其结构类似于人体的手臂，由腰部、大臂、小臂、腕部和手部组成。由于其具有6个主动关节（全部为回转关节），所以其自由度为6。这种机器人的特点是结构相当紧凑，空间利用率很高，机器人的延伸范围大，能够位于不同的工况条件进行加工，适应能力强，最长距离可以延伸到大臂小臂为180°的工况下，目前甚至能够加工位于机器人机座下的空间。这种结构是现如今大部分的工业机器人最常用的结构，这种坐标形式也是最常用、计算量最小的一种坐标形式。1.5关节型机器人的应用如今的大部分正在作业的工业机器人，采用的都是关节型机器人。它们也是最常见的机器人形式。关节型机器人定义为能够进行单功能生产设备，也能够进行多功能生产设备。自20世纪60年代工业时代来临，1999年在全球范围内，销售机器人数量大致为100万台，1999年轻型机器人与重型机器人销量分别实现为3.5万台与6000台，总产值满足50亿美元，70%的工业机器人由美国与日本制造。目前，还处于生产制造的机器人数量大概为74.5万台，在这些机器人当中，日本生产的机器人渣比达到半数以上，相反，我国占比数量大概为3000台。自1960年以来，直流伺服驱动和控制技术逐渐成熟，该技术广泛应用于机器人。同时，随着机器人控制技术、微机系统、材料和力学、智能芯片等的快速发展，关节型机器人越来越得到了完善，也更加得到欢迎。因为能够处理的工况范围较为充足，在操作上相当灵敏，故而有机械手结构性能容易得到优化，促进了机器人的动态工作能力。故而，目前的高性能工业机器人大部分基于较为多见的设计方案，包括电弧焊接机器人、点焊机器人与喷漆机器人。除了以上这些方案之外，另外还包括不常见的打塘机器人与钻井机器人。从20世纪90年代过来，工业机器人载性价比上得到持续改进，压缩制造价格促进性能的优化成为了目前的总要发展方向。具体为机械电子功能方面，如负载能力、速度、范围、部件数量、故障频率等，都得到了显著改善。关节型机器人在很多方面表现突出，且都能够完成大量不同类型的工况。然而，这种机器人结构刚度差，操作精度低（通常重复定位精度低于0.1mm），因此对于一些高精度操作，这种机器人很难完成任务。例如，在电子制造领域，铂连接器机器人基于矩形坐标系，传动系统部分依靠高精度球螺杆，故而重复精度高，运行时候的精度能够实现为微米级。图1-5主从机械手机器人一般在工业应用领域得到大量应用，除此之外，工业机器人还被投入到许多特殊的工业环境中。比如，主从操纵器在核工业领域得到应用，为了避免人体免受辐射损伤，具体可以从图1-10看到。

主从操纵器包括主操纵器与单个操纵器构成。在结构形式上相仿。另外还有异构主从操纵器。当手处于危险的工作状况的时候，除此包括人无法很方便进入工作环境时，则实现特定的功能。以上动作在内置于机械手中的传感器处理完后改变为电信号。主从操纵器一般情况下包括六个自由度，为了让夹持器能够获取不同位置与方向上的对象。它的机械结构与人臂相似，可以实现各个方向的转动、移动和摆动。现阶段，工业机器人慢慢变成模块化，能够实现拆卸与组装功能，且具备在集成性上较为突出的结构单元。工业产品和产品生产成本控制需求的不断增加，工业机器人技术只能顺应需求，不断发展。由于能够完成系统内的重新组装，这表明了关节型机器人在多个功能的集成上能够非常快捷的完成，这适应了大生产时代社会对成本与时间的要求。关节型机器人除了应用于工业领域外，在服务、医疗、农业等行业也有涉猎。中国为农业大国，农业机