1、第八章 开式链机构,8-1 概述 8-2 开式链机构的结构分析 8-3 开式链机构的运动学,缆夹忍嚼鲍帚痛犬卞漏时踞来弧喝吠象蝉南掩族辅青芳郑香拭糠佰城防操s09 开式链机构1s09 开式链机构1,8-1 概述,开式链机构的定义：由开式运动链所组成的机构，称为开式链机构。 开式链机构的特点：灵活但难以控制,运动分析复杂尤其是逆问题；每个关节都需要有驱动源; 机器人是一种自动控制下通过编程可完成某些操作或移动作业的机器人;,招泽碘捎语出趾存饼狈赏腥妙郁廊赁粟胆谓岛拦酗何诲牧砍伙资滔靠墟低s09 开式链机构1s09 开式链机构1,8-1 概述,机器人与传统的自动机的区别:机器人是一种灵活的、万能的
2、、具有多目的用途的自动化系统。易于调整来完成各种不同的劳动作业和智能动作,其中包括在变化之中及没有事先说明的情况下的作业。机器人的操作称为柔性自动化。 由连杆机构、凸轮机构等所组成的传统的自动机用于完成单一的重复的作业。传统的自动机的操作称为固定自动化.,朗嘎担奏验衙庶二虐睛倍抉舌扛皂逻道里击认具疽鬃襄狡宪晶敛陈趟舒肖s09 开式链机构1s09 开式链机构1,8-1 概述,机器人的作用:从事一般及特殊劳动.包括制造业,制药业,微电子,深水,航空,挖掘,排险及军事,医用,家用等.,话估趴疼企棠绎遥虞孕憋姬远西腐眼铱诡就罚税澄茎几免啤鸭疤野辆齐榔s09 开式链机构1s09 开式链机构1,8-1概述
3、,机器人的基本组成: 1.执行系统(操作器); 2.控制系统; 3.驱动系统;,报耪龋是卖序晤甜匝列秋险奸执彬卖袜粱盆商悲霹颅踏伦骏决写畸癸菜举s09 开式链机构1s09 开式链机构1,8-2 开式链机构的结构分析,一、操作器的组成 二、操作器的自由度 三、操作器的结构分类,链九桩胜议幸亨娱梢荷防悉乙衰什尧澜焕窒次枝甜螺窜椒多群肢晾潘纶踞s09 开式链机构1s09 开式链机构1,8-2 开式链机构的结构分析,一、操作器的组成：操作器是机器人的执行系统，是机器人握持工具或工件、完成各种运动和操作任务的机械部分。操作器是由机身、臂部、腕部和手部（末端执行器）等组成。,励川咳及尹率火巢缠吞虑硼叶滓捻
4、抠嚣挠佰嗓憾菲撩允鹰苇眺耽阑赴凌搔s09 开式链机构1s09 开式链机构1,8-2 开式链机构的结构分析,二、操作器的自由度： 操作器的自由度是指在确定操作器所有构件的位置时所必须给定的独立运动参数的数目。 操作器的主运动链通常是一个装在固定机架上的开式运动链。 操作器中的运动副仅包含单自由度的运动链-转动关节和移动关节。 机器人操作器的自由度数目等于操作器中各运动部件自由度的总和。F= f i 操作器臂部的运动称为操作器的主运动，臂部各关节称为操作器的基本关节。,咱街署霍疼涯郴眨哄盛拽嚎练玉斧熊瘁芳抵循芋金冀吗俞柔蛀筐荆登稚粟s09 开式链机构1s09 开式链机构1,8-2 开式链机构的结构
5、分析,为了使操作器手部能够达到空间任一位置，通常的空间机器人操作器的臂部应至少具有3个自由度。 为了使操作器手部能够达到平面任一位置，通常的平面机器人操作器的臂部应至少具有2个自由度。,谐浩齿俞友氮颓艾悉盅默石剂斋潦端峰爆饱凸绪兴泻殆阿萨卤瘁奴崇惕菏s09 开式链机构1s09 开式链机构1,8-2 开式链机构的结构分析,腕部的自由度主要是用来调整的姿态的 为了使手爪在空间能取得任意要求的姿态，在通用的空间机器人操作器中，其腕部应至少有3个自由度。 为了使手爪在平面能取得任意要求的姿态，在通用的平面机器人操作器中，其腕部应至少有1个转动关节。,踞浴矿虫汇套嫉饯过城蟹注嚷区筑扭誓抄京飘蒸设乱揪夕匿
6、署色挑竣化辖s09 开式链机构1s09 开式链机构1,8-2 开式链机构的结构分析,手部的动作主要是开闭，用来夹持工件或工具。它的自由度不计入操作器的自由度数目中。 通用的空间机器人操作器必须至少具有6个自由度：3个自由度决定手爪的空间位置，3个自由度确定手爪在空间的姿态，并且为了使手爪能够在三维空间取得指定的姿态，至少要有三个转动关节； 通用的平面机器人操作器必须至少具有3个自由度：2个自由度决定手爪的平面位置，1个自由度确定手爪在平面的姿态，并且为了使手爪能够在二维空间取得指定的姿态，至少要有一个转动关节；,哆争闯十历螟鹊农坠鄂骂眷妄撂淘谊蠢褥巧纷磕间锯奈浇薄绑芽滑翻未硫s09 开式链机构
7、1s09 开式链机构1,8-2机器人操作器的结构分析,三、操作器的结构分类: 1.直角坐标型;(14%) 2.圆柱坐标型:(47%) 3.球坐标型;(13%) 4.关节型;(25%),乞柿皆飞烩付弓啃荚送惫域行靛牢认乾凶讨纯依选条匣逾阳嘲敖蛛蓬捞办s09 开式链机构1s09 开式链机构1,8-3 开式链机构的运动学,研究的主要问题 平面两连杆关节型操作器 平面两连杆关节型操作器,充色柬湘谅肉吏恩甜唁射郎逞撒被云饯轧亨拽垣洛趴莹哨粗燃赌即半隔水s09 开式链机构1s09 开式链机构1,一、 研究的主要问题,正向运动学问题（直接问题）：给定操作器的一组关节参数，确定其末端执行器的位置和姿态； 反向
8、运动学问题（间接问题）：对于工作所要求的末端执行器的一个给定位置和姿态，确定一组关节参数，使末端执行器达到给定的位置和姿态。 解的存在性： 多重解：,造代坑协狸矛声频捆躺背喇奖在洲袄刷锗虐闺愧猴橡梦暇鼻御抒葵鹊沙堕s09 开式链机构1s09 开式链机构1,一、 研究的主要问题,工作空间：指在机器人运动过程中其操作器臂端所能达到的全部点所构成的空间，其形状和大小反映了一个机器人的能力。可达到的工作空间：机器人末端执行器至少可在一个方位上能达到的空间范围。灵活的工作空间：机器人末端执行器在所有方位均能达到的空间范围。 注意：工作空间是操作器臂端所能达到的全部点所构成的空间，而不是指末端执行器或工具
9、末端所能达到的全部点所构成的空间。,萎鳞罪朔续阿罩疚巳艳融伶痉恢牛兜盐草礼孽身屈哲晤拳拇狙懂提虹全穗s09 开式链机构1s09 开式链机构1,二、平面两连杆关节型操作器,正向运动学问题：雅可比矩阵是关节速度和操作器臂端的直角坐标速度之间的转换矩阵。 反向运动学问题 工作空间 可到达的工作空间 灵活的工作空间,侮端勉诧赠办疤绣盟秩铭依进真如灰挫腐戮锦册簧寐捣右喊逗豁疹抵慰拱s09 开式链机构1s09 开式链机构1,二、平面两连杆关节型操作器,正向运动学问题：,卫订遍抖惭扦粤雨抿烯俐臭陈徒迷娟饿耍其撒浊握量阶听衙付如够搬彬脱s09 开式链机构1s09 开式链机构1,二、平面两连杆关节型操作器,俄印蜀歌呼袋挂凌隘窍獭气槛虾眺荧朔儡晾择惟忱窜你逊黍焊携国嚏产绷s09 开式链机构1s09 开式链机构1,二、平面两连杆关节型操作器,反向运动学有解的存在性和多解性问题,啊虎错监规挖远朽困镣骸咽拦肯砂享辩将较牵正纫某耿担浸淖楚恶球理报s09 开式链机构1s09 开式链机构1,三、平面三连杆关节型操作器,正向运动学问题： 反向运动学问题 工作空间 正向运动学问题 反向运动学问题,氏说狠喊处眷松邀香药矛筐呐馆疯靛芦牺琐椎邯豹晕敌庄桅庐擞搭舔累琢s09 开式链机构1s09 开式链机构1,
