工业机器人的分类—按机械结构分类

工业机器人的分类机器人种类简要解释操作型机器人能自动控制可重复编程，多功能，有几个自由度，可固定或运动，用于相关自动化系统中程控型机器人按预先的要求及顺序条件，依次控制机器人的机械动作示教再现型机器人通过引导或其它方式，先教会机器人动作，输入工作程序，机器人则自动重复进行作业数控型机器人不必使机器人动作，通过数值、语言等对机器人进行示教，机器人根据示教后的信息进行作业感觉控制型机器人利用传感器获取的信息控制机器人的动作适应控制型机器人机器人能适应环境的变化，控制其自身的行动学习控制型机器人机器人能“体会”工作的经验，具有一定的学习功能，并将所“学”的经验用于工作中智能机器人以人工智能决定其行动的机器人以下是按照设备的结构形式和用途对机器人进行分类。工业机器人的分类机械结构（坐标形式）用途根据结构形式分类串联机器人并联机器人根据结构形式分类串联机器人是开式运动链，它是由一系列连杆通过转动关节或移动关节串联而成。关节由驱动器驱动，关节的相对运动导致连杆的运动，使手爪到达一定的位姿。1.串联机器人1.串联机器人柱坐标机器人球坐标机器人笛卡尔坐标机器人多关节型机器人串联机器人的机构运动特征是用其坐标特性来描述的。1.串联机器人——⑴柱坐标机器人当水平臂或杆架安装在一垂直柱上，而该柱又安装在一个旋转基座上，这种结构可称为柱坐标机器人。其运动特点如下：●手臂可伸缩（沿r方向）●滑动架（或托板）可沿柱上下移动（z轴方向）●水平臂和滑动架组合件可作为基座上的一个整体而旋转（绕z轴）1.串联机器人——⑵球坐标机器人球坐标机器人的空间位置分别由旋转、摆动和平移3个自由度确定。由于机械和驱动连线的限制，机器人的工作包络范围是球体的一部分。其工作特点如下：●手臂可伸出缩回范围R，类似于可伸缩的望远镜套筒●在垂直面内绕β轴旋转●在基座水平内转动角度为θ1.串联机器人——⑶笛卡尔坐标机器人笛卡尔坐标机器人也称为直角坐标机器人，这是一种最简单的结构，其机械手的连杆按线性方式移动。1.串联机器人——⑶笛卡尔坐标机器人①悬臂笛卡尔式机器人这种机器人的机械手构件受到约束，只在平行于笛卡尔坐标轴X、Y、Z的方向上移动1.串联机器人——⑶笛卡尔坐标机器人②门形笛卡尔式机器人门形笛卡尔式机器人也称为桁架机器人，一般在需要精确移动及负载较大的场合使用，这类机器人常常安装在顶板（天花板）上。1.串联机器人——⑷多关节机器人多关节型机器人由多个旋转和摆动机构组合而成。纯球状平行四边形球状圆柱状1.串联机器人——⑷多关节机器人①纯球状优点：机械臂可以够得着机器人基座附近的地方，并越过其工作范围内的人和障碍物。这类结构的机器人的工作包络范围大体上是球状的。1.串联机器人——⑷多关节机器人②平行四边形球状优点：•允许关节驱动器位置靠近机器人的基座或装在机器人的基座上。•这种结构的机器人刚度比其它大多数机械手大。缺点：•平行四边形结构的机器人与相应的球状关节坐标机器人的工作范围相比，受到较大限制。1.串联机器人——⑷多关节机器人③圆柱状优点：•机器人精密且快速。缺点：•一般垂直作用范围有限（Z方向）。并联机器人可以定义为动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，机构具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机器人。2.并联机器人2.并联机器人两自由度并联机构三自由度并联机构四自由度并联机构五自由度并联机构六自由度并联机构按照并联机构的自由度分类：按照并联机构的自由度分类——两自由度并联机构由5个转动副首尾相连，5个转动副的轴线汇交于一点（转动中心），这种机构的输出参考点具有沿球面移动的2个自由度。球面2自由度5R对称并联机构按照并联机构的自由度分类——三自由度并联机构（1）平面三自由度并联机构，如3-RPR机构。（2）球面三自由度并联机构，如3-RRR球面机构、3-UPS-1-S球面机构。（3）三自由度移动并联机构，如StarLike并联机构、T阿斯并联机构和DELTA机构（4）空间三自由度并联机构，如典型的3-RPS机构（5）还有一类是增加辅助杆件和运动副的空间机构，如德国汉诺威大学研制的并联机床采用的3-UPS-1-PU球坐标式三自由度并联机构按照并联机构的自由度分类——四自由度并联机构四自由度并联机构大多不是完全并联机构，如2-UPS-1-RRRR机构，运动平台通过3个支链与定平台相连，有2个运动链是相同的，各具有1个虎克铰U、1个移动副P，其中P和其中一个的R是驱动副，因此这种机构不是完全并联机构。按照并联机构的自由度分类——五自由度并联机构国际上一直认为不存在全对称五自由度并联机器人机构。相对而言，非对称五自由度并联机构比较容易综合。Lee和Park在1999年提出一种结构复杂的双层5自由度并联机构，Jin等在2001年综合出具有三个移动自由度和两个转动自由度的非对称5自由度并联机构，高峰等在2002年通过给六自由度并联机构添加一个五自由度约束分支的方法，综合出两种5自由度并联机构。按照并联机构的自由度分类——六自由度并联机构六自由度并联机构是并联机器人机构中的一大类，是国内外学者研究的最多的并联机构，如图1-14所示，为六自由度并联机器人中的一种，它们广泛应用在飞行模拟器、6维力与力矩传感器和并联机床等领域。但这类机构有很多关键性技术没有或没有完全得到解决，比如其运动学正解、动力学模型的建立以及并联机床的精度标定等。总结通过对工业机器人的分类及功能的学习，了解常用机器人的分类方法及适用领域。