机器人学及其应用导论 课件 第二章 机器人结构与驱动.pptx

;提纲;机械结构由连杆、关节等部分组成。;连杆描述;一、机器人的机械结构;连杆描述;连杆描述;;结构组成

连杆体由三部分构成：

与活塞销连接的部分称连杆小头；

与曲轴连接的部分称连杆大头；

连接小头与大头的杆部称连杆杆身。;9;10;（1）控制系统

工业机器人的控制系统是机器人的“大脑”它通过各种控制电路硬件和软件的结合来操纵机器人，并协调机器人与生产系统中其他设备的关系。

（2）驱动系统

工业机器人的驱动系统是指驱动操作机运动部件动作的装置，也就是机器人的动力装置，机器人使用的动力源有：压缩空气、压力油和电能。

（3）工业机器人机械本体

是工业机器人的机械主体，是用来完成各种作业的执行机械。

（4）末端执行器

工业机器人的末端执行器是指连接在操作机腕部的直接用于作业的机构，他可能适用于抓取搬运的手部（爪），也可能适用于喷漆的喷枪，或用于焊接的焊枪、焊钳，或打磨用的砂轮以及检查用的测量工具等。;

传感器：

机器人在执行任务时，不仅需要人们对它输入指令，在很多情况下也需要机器人具有自我感知外界条件变化，并做出正确反应的能力。

现在比较成熟的是摄像头、颜色、听力与电子罗盘等来作为机器人的传感器，而最前沿的技术则是环境感知技术，其中有一点就是机器人可以感应人类的脑电波。;机器人关节实例;提纲;齿轮减速器

蜗轮蜗杆减速器

谐波减速器

行星减速器;驱动装置——步进电机驱动器

反应式步进电动机：也叫感应式、磁滞式或磁阻式步进电动机。其定子和转子均由软磁材料制成，定子上均匀分布的大磁极上装有多相励磁绕组，定、转子周边均匀分布小齿和槽，通电后利用磁导的变化产生转矩。

永磁式步进电动机：通常电机转子由永磁材料制成，软磁材料制成的定子上有多相励磁绕组，定、转子周边没有小齿和槽，通电后利用永磁体与定子电流磁场相互作用产生转矩。

混合式步进电动机：也叫永磁反应式、永磁感应式步进电动机，混合了永磁式和反应式的优点。其定子和四相反应式步进电动机没有区别，转子结构较为复杂。

;驱动装置——无刷直流电机

无刷直???电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。;驱动装置——伺服驱动器;串联机器人：;二、机器人的关节传动;提纲;机器人的重要组件：电源、执行器、电动机、致动器，另外还有气动人工肌肉、记忆合金、压电电机等可以提高机器人性能的组件。

电源和能量存储：

供电方式可分为电缆供电和电池供电，电缆供电一般用于工业机器人，电池供电可选择铅酸蓄电池、锂电池等。

执行器：

执行器之于机器人，相当于肌肉之于人。

电动机转动齿轮是最常见的执行器（比如航模中的舵机也是一种执行器）。

气泵、电力直驱与化学能也是发展中的驱动器。

电动机：

在电机的选择上，一般的会采用直流电机。

高端的也会选择无刷直流电机（工业机器人有可能使用交流电机）。;

线性致动器：

很多人看到“线性致动器”的时候很陌生，其实光驱或者DVD播放机，按下开仓键，光盘架自动伸出或收回的动作就是依靠线性致动器来实现的。对于机器人来说，完成拾升动作，线性致动器是个不错的方式。

弹性致动器：

对行走机器人而言，行走机械如果以非常硬朗的方式触地，对机身容易造成损害，而且很容易摔倒。

如果在驱动部分加入弹性致动器，就能缓冲这种震动，而它的功能更像是汽车的悬架。

气动人工肌肉：

利用一种特殊的纤维编织成囊状，然后利用空气的压缩与释放来驱动整个关节的运动，从而达到与人体肌肉极为相似的运动效果。

相比传统机器人通过舵机控制手指，气动肌肉驱动手指的力度就会更加温柔，可以拿起鸡蛋这样脆弱的物品。;

形状记忆合金：

形状记忆合金一般通过加热来恢复原状。

一些小型机器人由于无法容纳弹性致动器就会使用到这种技术。

电活性聚合物：

电活性聚合物，是指只要对其施加上电场，材料的大小就会发生改变。

压电电机：

用压电材料做成电机，然后再用超声波来提供机械压力，就得到一种超低功耗而且很静音的马达。

在机器人领域，月球机器人就会使用超声波马达，这是因为这种马达如果不施加机械力，其转轴就会锁死，从而不需要花费电力用于车轮锁止系统，加上其能耗极低，所以成为月面机器人的最佳驱动力来源。

碳纳米管

同体积条件下碳纳米管比钢的强度要大100倍，但其质量却不到钢的15%，如果将其用来做纤维并编织成人工肌肉，可以储备的弹性势能将非常强大。;机器人性能指标;机器人性能演示录像;机械臂类型;谢谢！