工业机器人的坐标
时间:2016-01-01 16:21 来源:自动控制网
如图1所示, 工业机器人的坐标形式有直角坐标型、 圆柱坐标型、球坐标型、关节坐标型和平面关节型。 图1 工业机器人的几种坐标形式 1. 直角坐标／笛卡儿坐标／台架型(3P) 这种机器人由3个线性关节组成, 这3个关节用来确定末端操作器的位置, 通常还带有附加的旋转关节， 用来确定末端操作器的姿态。这种机器人在x、 y、 z轴上的运动是独立的, 运动方程可独立处理, 且方程是线性的, 因此很容易通过计算机控制实现; 它可以两端支撑, 对于给定的结构长度, 刚性最大; 它的精度和位置分辨率不随工作场合而变化, 容易达到高精度。 但是, 它的操作范围小, 手臂收缩的同时又向相反的方向伸出, 既妨碍工作, 又占地面积大, 运动速度低, 密封性不好。 图2虚线所示为直角坐标机器人的工作空间示意图， 它是一个立方体形状。  图 2 直角坐标机器人的工作空间示意图 2. 圆柱坐标型(R2P) 圆柱坐标机器人由两个滑动关节和一个旋转关节来确定部件的位置, 再附加一个旋转关节来确定部件的姿态。这种机器人可以绕中心轴旋转一个角,工作范围可以扩大,且计算简单; 直线部分可采用液压驱动,可输出较大的动力; 能够伸入型腔式机器内部。但是，它的手臂可以到达的空间受到限制, 不能到达近立柱或近地面的空间; 直线驱动部分难以密封、防尘; 后臂工作时, 手臂后端会碰到工作范围内的其它物体。 圆柱坐标机器人的工作范围呈圆柱形状, 如图3所示。  图 3 圆柱坐标机器人的工作范围 3. 球坐标型(2RP) 球坐标机器人采用球坐标系, 它用一个滑动关节和两个旋转关节来确定部件的位置, 再用一个附加的旋转关节确定部件的姿态。这种机器人可以绕中心轴旋转, 中心支架附近的工作范围大,两个转动驱动装置容易密封, 覆盖工作空间较大。 但该坐标复杂, 难于控制, 且直线驱动装置仍存在密封及工作死区的问题。 球坐标机器人的工作范围呈球缺状, 如图4所示。  图 4 球坐标机器人的工作范围 4. 关节坐标型/拟人型(3R) 关节机器人的关节全都是旋转的, 类似于人的手臂, 是工业机器人中最常见的结构。它的工作范围较为复杂, 图1.18所示为PUMA机器人的工作范围。 5. 平面关节型 这种机器人可看做是关节坐标式机器人的特例, 它只有平行的肩关节和肘关节,关节轴线共面。如SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm)机器人有两个并联的旋转关节, 可以使机器人在水平面上运动, 此外, 再用一个附加的滑动关节做垂直运动。 SCARA机器人常用于装配作业, 最显著的特点是它们在x-y平面上的运动具有较大的柔性, 而沿z轴具有很强的刚性, 所以, 它具有选择性的柔性。这种机器人在装配作业中获得了较好的应用。 平面关节机器人的工作空间如图5所示。  图 5 平面关节机器人的工作空间 |
