機械臂1----機械臂構型

 

     機器人技術是集機械、電子、自動控制、計算機以及人工智能等多學科領域的一項綜合性應用技術。

     機器人學研究的是怎樣綜合運用機械、傳感器、驅動器和計算機來實現人類某些方面的功能。顯然，這是一項龐大的任務，它必須需要運用各種“傳統”領域的研究思想。

    機械臂又稱為操作臂。機械臂是機器人技術中的一類，網上有完整的理論知識，也有充足的資料供大家學習。機械臂主要關注機械臂運動學、機械臂逆運動學、機械臂動力學、機械臂軌跡規划、機械臂的線性控制(或非線性控制)。

一、機械臂構形

     一旦操作臂的自由度數確定之后，必須合理布置各個關節來實現這些自由度。對於串聯的運動連桿，關節數目等於要求的自由度數目。大多數操作臂的設計是由最后n-3個關節確定末端執行器的姿態，且它們的軸相較於腕關節原點，而前面3個關節確定腕關節原點的位置。采用這種方法設計的操作臂，可以認為是由定位結構及其后部串聯的定向結構或手腕組成的。

 

1.笛卡爾操作臂

      關節1到關節3都是移動副，且相互垂直，分別對應於笛卡爾坐標系的X,Y,Z三軸。這類構型的逆運動學解是很簡單的。

   笛卡爾操作臂的另一個優點是前面的三個關節是解耦的,從而使其設計簡單化，並且避免了前三個關節出現運動學奇異點。

   

笛卡爾操作臂實例圖1

 

笛卡爾操作臂示意圖

2.鉸接型操作臂

       鉸接型操作臂，有時候被稱為關節型，軸型或者擬人操作臂。這種類型的操作臂通常由兩個“肩”關節。一個肘關節。以及2個或者3個位於操作臂末端的腕關節組成。

         鉸接型機器人減少了操作臂在工作空間中的干涉，使操作臂能夠到達指定的空間位置。它們的整體結構比笛卡爾操作臂小，可應用於工作空間較小的場合，成本較低。

   

 

 

 

鉸接動畫圖

3.SCARA操作臂

     SCARA構型有三個平行的旋轉關節，使機器人能在一個平面內移動和定向，第四個移動關節可以使末端執行器垂直於該平面。這種結構的主要優點是前三個關節不必支撐操作臂或負載的任何重量。另外，便於在連桿0中固定前兩個關節的驅動器。因此，驅動器可以做得很大，從而可使機器人快速運動。

SCARA操作臂示意圖

 

標題

4.球面坐標型操作臂

   球面構型如下圖。 與鉸接型操作臂有很多相似之處，但是用移動關節代替了肘關節。這種設計在某些場合比鉸接型操作臂更加適用。移動連桿可以伸縮，縮回時，甚至可以從后面伸出。

 

  

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球面坐標型操作臂

 

球面坐標型操作臂原理示意圖

 

   5.圓柱面坐標型操作臂/Cylindrical robot

    圓柱面坐標型操作臂由一個使手臂豎直運動的移動關節和一個帶有豎直軸的旋轉關節組成，另一個移動關節與旋轉關節的軸正交，還有一個某種形式的腕關節。

 

圓柱面操作臂原理圖1

 

圓柱面操作臂示意圖

 

 

  

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