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认识机械臂

文章来源:未知         发布时间:2021-05-21

01

机器人按运动形式分类

 

机器人按运动形式分类可分为以下四大类:

Ø直角坐标型机器人

这种机器人有三个独立运动的方向, 3个关节都是移动关节,关节轴线相互垂直,相当于笛卡儿坐标系的x、y和z轴。它的运动空间是长方体,这种机器人结构简单 ,精度高,坐标计算和控制也都极为简单。

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Ø圆柱坐标型机器人

从名称可以看出,这种机器人的运动空间是一个环状空间,它以θ、z和r为参数构成坐标系。手腕参考点的位置可表示为P=f(θ,z,r)。其中,r是手臂的径向长度,θ是手臂绕水平轴的角位移,z是在垂直轴上的高度。如果r不变,操作臂的运动将形成一个圆柱表面

Ø球(极)坐标型机器人

球坐标机器人结构球坐标机器人的空间运动是由两个回转运动和一个直线运动来实现的。这种机器人结构简单、成本较低,但精度不很高。主要应用于搬运作业。其工作空间是一个类球形的空间。

Ø关节型机器人

关节型机器人主要由回旋和旋转自由度构成,它可以看成是仿人手臂的结构。这种机器人动作灵活,结构紧凑,占地面积小。相对机器人本体尺寸,其工作空间比较大。此种机器人在工业中应用十分广泛,如焊接、喷漆、搬运、装配等作业,都广泛采用这种类型的机器人。这类机器人运动学较复杂,运动学反解困难,确定末端件执行器的位姿不直观,进行控制时,计算量比较大。

 

02

什么是机械臂

 
机械臂属于关节型机器人,形态类似人的手臂,十分灵活。其主要的组成构件有:底座、大臂、小臂和末端工具。
机械臂的底座一般固定不动,像人的下半身,为机械臂提供了稳定的支撑。在底座内部有它的“大脑”(主控),用于处理数据,控制机械臂精准的运动。底座与上部的构件间可以相对转动,但不能整圈回转,就像人的腰部一样。
大臂铰接在旋转底座上,它的力气最大,要带动后面串联的部件整体摆动,如同人的大臂,它与旋转底座铰接的位置类似人的肩部关节。
小臂与大臂相连,除了可以相对大臂摆动外,自身还可以绕轴线扭转。与大臂相连的部位类似人的肘部关节。
末端工具有很多种,根据不同的任务选择不同的部件,用于执行具体的工作,例如抓取物体或写字画画,像人的手一样,是机械臂最重要的部件。它固定在小臂上,相连接的部位可以摆动和绕自身轴线转动,就像人的腕部关节。

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图:机械臂结构

机械臂的各个主要部件之间可以相对转动,让它可以像人的手臂一样灵活,这种可以相对转动的部位有6个,如下图所示,从底座开始,到末端工具各关节依照顺序顺次命名(J1-J6)其中J1代表第一个关节,J为joint(关节)的简写。

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图:机械臂关节分布

关节的数量决定了机械臂的灵活程度,关节数量越多,机械臂就越灵活。我们一般使用“自由度”这个参数来描述机械臂的灵活程度。
 

作者:高鹏

作者简介:高鹏,开塔机器人创始人,中国矿业大学北京矿山机器人方向硕士毕业

文章节选自北京勤牛创智科技有限公司《米罗机器人基础》,有删减改动。