机器人考试资料

直角坐标系型(PPP)

优点:运动学方程性,计算控制简单;

精度和位置分辨率不随工作场合而变化,容易达到高精度;

空间轨迹易于求解。

缺点:操作范围小,占地面积大,运动速度低,密封性不好。

可两端支撑,因此对于给定的结构长度,其刚性最大。

圆柱坐标:(RPP)

优点:

工作范围大;

结构简单,便于位姿运算

缺点:

手臂可达空间受限制,不能到达靠近立柱或地面的空间

直线驱动部分难以密封、防尘及防御腐蚀性物质

极坐标(RRP)

优点:

在中心轴附近工作范围大,覆盖工作空间大

占地面积小

缺点:

坐标系复杂,比较难控制

直线驱动装置仍然存在密封及工作死区问题

多关节坐标(RRR)

优点:

占地面积小、操作容积大、高终端效应(可获得高线速度)、操作灵活性好

关节驱动处容易密封,工作条件要求低,可在水下工作

缺点:

空间线位移分辨率随位姿不同而变化,难以实现高精度和高刚度

计算量大

运动副:

机构中两构件互做一定相对运动的活动联接

R转动副 P移动副 C圆柱副 S球面副 H螺旋副

低副:;两杆件之间相对运动时时面接触,在操作机中常见。如轴和轴承组成的转动副、螺杆和螺母组陈的螺旋副等

低副特点:

具有压强小、磨损轻、易于加工和几何形状能保证本身封闭等优点,故平面连杆机构广泛应用于各种机械和仪器中。与高副机构相比,它难以准确实现预期运动,设计计算复杂 高副:两案件之间的相对运动是点或线接触的,如齿轮副和凸轮副

图见16页

关节:允许机器人手臂各零件之间发生相对运动的机构

关节之中,凡单独驱动的成为主动关节,反之,称为从动关节

凡是单独驱动的主动关节数称为是操作机的自由度数目

刚体的自由度:

机器人应该能够以准确的方位把它的端部执装置或与它链接的工具移动到给定点 如果机器人用途未知,则应该具有六个自由度

如果工具本身具有某些特别结构,则可能无需六个自由度

机器人机械手的手臂一般具有三个自由度,其它的自由度数为末端执行装置所有。

机构自由度:使机构具有确定运动时所必须给出的独立运动那个的数目,或者操作机独立驱动的关节

平面机构自由度数的计算公式为F3n2P1Ph N为一个平面机构中活动件数(机架作为参考坐标系不计算在内),每个活动构件有三个自由度

P1为低运动副,每个低运动副引进两个约束,即限制两个自由度

Ph为运动高副,每个高副只引进一个约束

机构中接受外界独立运动的构件称为机构的主动件,其余为从动件

欲使机构具有确定运动,应使机构的主动件数等于其自由度数。

若机构主动件数多于自由度数,则可能使其中驱动功率较小的主动件被迫变为从动件,或者使就卡住不动,甚至遭到破坏。

机动度:机动度对应于关节

关节符号见23页

运动副符号见24页

典型操作机:

实现手部到空间某定点的运动,可以有不同的运动组合:

三个互相垂直的直线运动组合;

两个直线运动和一个圆弧运动组合

两个圆弧运动和一个直线运动的组合

多个圆弧运动的组合

并联机器人

六自由度并联机器人,又称为stewart平台。是由六根受控伸缩杆通过万向关节连接两个平台所构成的机构。固定在其中一个平台,另外一个平台实现六个自由度的运动;

并联机器人是一类全新的机器人,并联机器人机构问题属于空间多自由度、多环机构学理论的新分支,这个分支是随着对并联治其人的研究而发展起来的,并联机构刚性好,精度高,适合切削加工;

主要应用有:虚拟轴机床,空间对接工具、装配或加载平台、多自由度测量机构、兵器稳瞄系统干扰试验平台、天文观测平台、飞行模拟训练器等

特点;

刚性好,结构稳定,承载能力高:用六根杆支撑末端平台;

运动精度高:串联型机器人末端件上的误差是各个关节误差的积累和放大,并联型的误差没有积累和放大关系;

串联机器人正解容易,反解十分复杂,并联型正解十分困难,反解十分容易,而机器人的在线实时计算是要反解计算的,所以并联型容易实现,

并联型活动空间小

R矩阵几何意义:

R矩阵可以用来表示绕坐标轴的转动

矢径在{H}系上的投影变换到该矢径在{B}系上的投影

具有转动关系的两个矢量在同一个坐标系中的投影之间的关系

直角坐标系型(PPP)

优点:运动学方程性,计算控制简单;

精度和位置分辨率不随工作场合而变化,容易达到高精度;

空间轨迹易于求解。

缺点:操作范围小,占地面积大,运动速度低,密封性不好。

可两端支撑,因此对于给定的结构长度,其刚性最大。

圆柱坐标:(RPP)

优点:

工作范围大;

结构简单,便于位姿运算

缺点:

手臂可达空间受限制,不能到达靠近立柱或地面的空间

直线驱动部分难以密封、防尘及防御腐蚀性物质

极坐标(RRP)

优点:

在中心轴附近工作范围大,覆盖工作空间大

占地面积小

缺点:

坐标系复杂,比较难控制

直线驱动装置仍然存在密封及工作死区问题

多关节坐标(RRR)

优点:

占地面积小、操作容积大、高终端效应(可获得高线速度)、操作灵活性好

关节驱动处容易密封,工作条件要求低,可在水下工作

缺点:

空间线位移分辨率随位姿不同而变化,难以实现高精度和高刚度

计算量大

运动副:

机构中两构件互做一定相对运动的活动联接

R转动副 P移动副 C圆柱副 S球面副 H螺旋副

低副:;两杆件之间相对运动时时面接触,在操作机中常见。如轴和轴承组成的转动副、螺杆和螺母组陈的螺旋副等

低副特点:

具有压强小、磨损轻、易于加工和几何形状能保证本身封闭等优点,故平面连杆机构广泛应用于各种机械和仪器中。与高副机构相比,它难以准确实现预期运动,设计计算复杂 高副:两案件之间的相对运动是点或线接触的,如齿轮副和凸轮副

图见16页

关节:允许机器人手臂各零件之间发生相对运动的机构

关节之中,凡单独驱动的成为主动关节,反之,称为从动关节

凡是单独驱动的主动关节数称为是操作机的自由度数目

刚体的自由度:

机器人应该能够以准确的方位把它的端部执装置或与它链接的工具移动到给定点 如果机器人用途未知,则应该具有六个自由度

如果工具本身具有某些特别结构,则可能无需六个自由度

机器人机械手的手臂一般具有三个自由度,其它的自由度数为末端执行装置所有。

机构自由度:使机构具有确定运动时所必须给出的独立运动那个的数目,或者操作机独立驱动的关节

平面机构自由度数的计算公式为F3n2P1Ph N为一个平面机构中活动件数(机架作为参考坐标系不计算在内),每个活动构件有三个自由度

P1为低运动副,每个低运动副引进两个约束,即限制两个自由度

Ph为运动高副,每个高副只引进一个约束

机构中接受外界独立运动的构件称为机构的主动件,其余为从动件

欲使机构具有确定运动,应使机构的主动件数等于其自由度数。

若机构主动件数多于自由度数,则可能使其中驱动功率较小的主动件被迫变为从动件,或者使就卡住不动,甚至遭到破坏。

机动度:机动度对应于关节

关节符号见23页

运动副符号见24页

典型操作机:

实现手部到空间某定点的运动,可以有不同的运动组合:

三个互相垂直的直线运动组合;

两个直线运动和一个圆弧运动组合

两个圆弧运动和一个直线运动的组合

多个圆弧运动的组合

并联机器人

六自由度并联机器人,又称为stewart平台。是由六根受控伸缩杆通过万向关节连接两个平台所构成的机构。固定在其中一个平台,另外一个平台实现六个自由度的运动;

并联机器人是一类全新的机器人,并联机器人机构问题属于空间多自由度、多环机构学理论的新分支,这个分支是随着对并联治其人的研究而发展起来的,并联机构刚性好,精度高,适合切削加工;

主要应用有:虚拟轴机床,空间对接工具、装配或加载平台、多自由度测量机构、兵器稳瞄系统干扰试验平台、天文观测平台、飞行模拟训练器等

特点;

刚性好,结构稳定,承载能力高:用六根杆支撑末端平台;

运动精度高:串联型机器人末端件上的误差是各个关节误差的积累和放大,并联型的误差没有积累和放大关系;

串联机器人正解容易,反解十分复杂,并联型正解十分困难,反解十分容易,而机器人的在线实时计算是要反解计算的,所以并联型容易实现,

并联型活动空间小

R矩阵几何意义:

R矩阵可以用来表示绕坐标轴的转动

矢径在{H}系上的投影变换到该矢径在{B}系上的投影

具有转动关系的两个矢量在同一个坐标系中的投影之间的关系


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