机器人技术及其应用第2章 机器人的机构与分类
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机器人应用2
3.机身和臂部的配置型式
机身和臂部的配置形式基本上反映了机器人的总体 布局。
（1）横梁式
单臂悬挂式
双臂悬挂式
（2）立柱式
单臂式
双臂式
（3）机座式
单臂回转式
双臂回转式
多臂回转式
（4）屈伸式
平面屈伸型
空间屈伸型
四、手腕结构
手腕是连接手臂和手部的结构部件，它的主要作用 是确定手部的作业方向。多数将腕部结构的驱动部分安 排在小臂上。 要确定手部的作业方向，一般需要三个自由度，这 三个回转方向为： (1)臂转：绕小臂轴线方向的旋转。 (2)手转：使手部绕自身的轴线方向旋转。 (3)腕摆：使手部相对于臂进行摆动。 手腕结构多为上述三个回转方式的组合，组合的方 式可以有多种形式，
仿人手
多关节柔性手
三指灵巧手
四指灵巧手
六、行走机构 行走机构是由驱动装置、传动机构、位置检测元件、 传感器、电缆及管路等组成。它一方面支承机器人的 机身、臂部和手部，另一方面还根据工作任务的要求， 带动机器人实现在更广阔的空间内运动。
一般而言,行走机器人的行走机构主要有:
(1)车轮式行走机构 (2)履带式行走机构 (3)和足式行走机构 此外，还有步进式行走机构、蠕动式行走机构、 混合式行走机构和蛇行式行走机构等，以适合于各种 特别的场合。
4．工作载荷 机器人在规定的性能范围内，机械接口处能承受 的最大负载量（包括手部）。用质量、力矩、惯性矩 来表示。 5．控制方式
机器人用于控制轴的方式，是伺服还是非伺服， 伺服控制方式是实现连续轨迹还是点到点的运动。
6．驱动方式 指关节执行器的动力源。 7．精度、重复精度和分辨率
精度、重复精度和分辨率用来定义机器人手部的 定位能力。
机器人学_第2章_机器人机械结构
• 电机M3→两级同步带传动B3、B3′→减速器R3→肘关节摆动 n3
– 肩关节的摆动：
• 电机M2→同步带传动B2→减速器R2→肩关节摆动n2
29
腕部俯仰
关节型机器人传动 系统图：
肘关节摆动
肩关节的摆动
腕部的旋转
30
腕部旋转局部图例：
电机M5→减速器R5→链轮 副 C5→锥齿轮副G5→旋转运动n5
上料道与下料道分 别设在机床的两侧， 双臂能同时动作， 两臂同步沿横梁移 动，缩短辅助时间
b.双臂交叉配置，
两臂轴线交于机床 的中心，两臂交错 伸缩进行上下料， 并同时沿横梁移动
c.双臂交叉配置，
悬伸梁式，横梁长 度较a,b短，双臂位 于横梁的同一侧
5
(2).双臂悬挂式（b）
双臂回转型，双 臂交叉且绕同轴 回转，分别负责 上下料（主要是 盘状零件），只 需一个动力源， 结构紧凑，动作 范围大
第2章 机器人的机械结构
2.1 机身和臂部 2.2 腕部和手部结构 2.3 传动部件设计
1
2.1 机身和臂部
• 一.机身和臂部的作用
• 机身是直接连接支承传动手臂和行走机 构的部件，机身可以是固定的，也可以 是行走式的
• 手臂部件用来支承腕部（关节）和手部 （包括工件和工具），并带动它们在空 间运动
• 远距离传动手腕：
–有时为了保证具有足够大的驱动力，驱动装 置又不能做得足够小，同时也为了减轻手腕 的重量，采用远距离的驱动方式，可以实现 三个自由度的运动。
44
1）液压直接驱动BBR手腕图例：
回转 R
俯仰 B
偏转 B
45
2）. 单回转腕部 结构示例
46
3）双回转油缸驱动手腕
– 肩关节的摆动：
• 电机M2→同步带传动B2→减速器R2→肩关节摆动n2
29
腕部俯仰
关节型机器人传动 系统图：
肘关节摆动
肩关节的摆动
腕部的旋转
30
腕部旋转局部图例：
电机M5→减速器R5→链轮 副 C5→锥齿轮副G5→旋转运动n5
上料道与下料道分 别设在机床的两侧， 双臂能同时动作， 两臂同步沿横梁移 动，缩短辅助时间
b.双臂交叉配置，
两臂轴线交于机床 的中心，两臂交错 伸缩进行上下料， 并同时沿横梁移动
c.双臂交叉配置，
悬伸梁式，横梁长 度较a,b短，双臂位 于横梁的同一侧
5
(2).双臂悬挂式（b）
双臂回转型，双 臂交叉且绕同轴 回转，分别负责 上下料（主要是 盘状零件），只 需一个动力源， 结构紧凑，动作 范围大
第2章 机器人的机械结构
2.1 机身和臂部 2.2 腕部和手部结构 2.3 传动部件设计
1
2.1 机身和臂部
• 一.机身和臂部的作用
• 机身是直接连接支承传动手臂和行走机 构的部件，机身可以是固定的，也可以 是行走式的
• 手臂部件用来支承腕部（关节）和手部 （包括工件和工具），并带动它们在空 间运动
• 远距离传动手腕：
–有时为了保证具有足够大的驱动力，驱动装 置又不能做得足够小，同时也为了减轻手腕 的重量，采用远距离的驱动方式，可以实现 三个自由度的运动。
44
1）液压直接驱动BBR手腕图例：
回转 R
俯仰 B
偏转 B
45
2）. 单回转腕部 结构示例
46
3）双回转油缸驱动手腕
机器人技术及其应用
1.2 机器人的发展及应用
一、古代机器人
西周时期，出现了能歌善舞的伶人， 西周时期，出现了能歌善舞的伶人， 这是我国最早记载的机器人。 这是我国最早记载的机器人。
机器马车
春秋后期，鲁班曾制造过一只木鸟，能在空中飞行“ 春秋后期，鲁班曾制造过一只木鸟，能在空中飞行“三日 不下” 不下”。 公元前2世纪， 公元前 世纪，亚历山大时代的古希腊人发明了最原始的 世纪 机器人──自动机。可以自己开门，还可以借助蒸汽唱歌。 机器人 自动机。可以自己开门，还可以借助蒸汽唱歌。 自动机
写字机器人
1773年 自动书写玩偶、自动演奏玩偶等被连续推出。 1773年，自动书写玩偶、自动演奏玩偶等被连续推出。现在 保留下来的瑞士努萨蒂尔历史博物馆里的少女玩偶， 保留下来的瑞士努萨蒂尔历史博物馆里的少女玩偶，还定期弹奏 音乐供参观者欣赏。 音乐供参观者欣赏。 19世纪中叶出现了科学幻想派和机械制作派 1886年 19世纪中叶出现了科学幻想派和机械制作派 。1886年《未来 世纪中叶 的夏娃》问世。在机械实物制造方面，1893年摩尔制造了“ 的夏娃》问世。在机械实物制造方面，1893年摩尔制造了“蒸汽 年摩尔制造了 人”，“蒸汽人”靠蒸汽驱动双腿沿圆周走动。 蒸汽人”靠蒸汽驱动双腿沿圆周走动。
机 器 鱼
机器鱼“自由泳” 机器鱼“自由泳” “过龙门” 过龙门” 在水中“ 在水中“戏球 ”自主地避开障碍物
我 国 研 制 的 排 爆 机 器 人
我国工业机器人的发展： 我国工业机器人的发展：
70年代的萌芽期，80年代的开发期和 年代的适用化期。 年代的萌芽期， 年代的开发期和 年代的适用化期。 年代的开发期和90年代的适用化期 年代的萌芽期 1972年开始研制自己的工业机器人 年开始研制自己的工业机器人 “七五”期间，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发， 七五”期间，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发， 研制出了喷涂、点焊、 研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人 1986年国家高技术研究发展计划（863计划）开始实施 年国家高技术研究发展计划（ 计划 计划） 年国家高技术研究发展计划 上世纪90年代初期起， 上世纪 年代初期起，形成了一批机器人产业化基地 年代初期起
工业机器人技术与应用第2章 工业机器人的机械结构
2.4 工业机器人手部结构
2.5 工业机器人驱动与传动
2.1 工业机器人机身结构
工业机器人机身是直接连接、支承和传动手臂及行走机构的部件。它是由 臂部运动（升降、平移、回转和俯仰）机构及有关的导向装置、支撑件等 组成。 1．回转与升降型机身结构 回转与升降型机身结构主要由实现臂部的回转和升降运动的机构组成。
KUKA IR-662/100型机器人手腕传动图
2.2 工业机器人臂部结构
三、机器人臂部机构 3．臂部回转与升降机构
手臂回转与升降机构常采用回转缸与升降缸单独驱动，适用于升降行程短而 回转角度小于360°的情况，也有采用升降缸与气动马达-锥齿轮传动的结构。
2.3 工业机器人腕部结构
腕部是联接手臂和手部的结构部件，它的主要作用是确定手部的作业方向。 因此它具有独立的自由度，以满足机器人手部完成复杂的姿态调整。
一、机器人手腕的典型结构 2．手腕的典型结构 （1）单自由度回转运动手腕
回转油缸直接驱动的单自由度腕部结构 1-回转油缸 2-定片 3-腕回转轴 4-动片 5-手腕
2.3 工业机器人腕部结构
一、机器人手腕的典型结构 2．手腕的典型结构 （2）双自由度回转运动手腕
2.3 工业机器人腕部结构
一、机器人手腕的典型结构 2．手腕的典型结构 （3）三自由度回转运动手腕
4．类人机器人型机身结构 类人机器人的机身上除装 有驱动臂部的运动装置外 ，还应装有驱动腿部运动 的装置和腰部关节。
2.1 工业机器人机身结构
2.1 工业机器人机身结构
没有手臂的双足机器人Cassie
2.2 工业机器人臂部结构
手臂部件（简称臂部）是机器人的主要执行部件，它的作用是支撑腕部和 手部，并带动它们在空间运动，工业机器人腕部的空间位置及其工作空间 都与臂部的运动和臂部的参数有关。 一、机器人臂部的组成 机器人的手臂主要包括臂杆以及与其伸缩、屈伸或自转等运动有关的构件 ，如传动机构、驱动装置、导向定位装置、支撑联接和位置检测元件等。 根据臂部的运动和布局、驱动方式、传动和导向装置的不同可分为：伸缩 型臂部结构，转动伸缩型臂部结构，屈伸型臂部结构，其他专用的机械传 动臂部结构。
机器人技术第二章
图2-3所示的机器人， 臂部在xO1y面内有三 个独立运——升降(L1)、 伸缩(L2)、和转动(Φ1)， 腕部在xO1y面内有一 个独立的运动——转 动(Φ2)。机器人手部 位置需要一个独立变 量——手部绕自身轴 线O3C的旋转Φ3。
机器人自由度的选择
• 一般自由度的选择：机器人自由度都是根 据机器人的用途来设计的，在三维空间中 描述一个物体的位姿（位置和姿态）需要6 个自由度。工业机器人的自由度是根据其 用途而设计的，可能小于6个自由度，也可 能大于6个自由度。
指机器人重复到达某一目标位置 的差异程度。 的差异程度 。 或 在相同的位置指令
下 ， 机器人连续重复若干次其位置的 分散情况。 分散情况 。 它是衡量一列误差值的密 集程度，即重复度。 集程度，即重复度。
o
o
机器人的分辨率和精度
• 分辨率：机器人的分辨率由系统设计参数 决定，并受到位置检测反馈元件的影响。 可分为编程分辨率和控制分辨率，编程分 辨率是指程序中可以设定的最小移动单位， 又称基准分辨率；控制分辨率是指位置反 馈回路能检测到的最小位移量。当它们相 等时，系统性能达到最佳。
1、驱动系统 、 概念： 概念：要使机器人运行起来, 需给各个关节即每个运动自由度安置传动装置 作用：提供机器人各部位、各关节动作的原动力 驱动系统可以是液压传动、 气动传 动、电动传动, 或者把它们结合起来应 用的综合系统; 可以是直接驱动或者是 通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等 机械传动机构进行间接驱动。
表2-3为不同作业机器人要求的重复 精度。
工作空间（ ）：机器人 工作空间（Working space）：机器人 ）： 手腕参考点或末端操作器安装点（ 手腕参考点或末端操作器安装点（不 包括末端操作器） 包括末端操作器）所能到达的所有空 间区域， 间区域，一般不包括末端操作器本身 所能到达的区域。 所能到达的区域。
(完整)工业机器人技术及应用(教案)2-工业机器人的机械结构和运动控制
第二章工业机器人的机械结构和运动控制章节目录2。
1 工业机器人的系统组成2。
1。
1 操作机2。
1。
2 控制器2。
1.3 示教器2。
2 工业机器人的技术指标学习目标导入案例课堂认知扩展与提高本章小结思考练习2.3 工业机器人的运动控制2.3.1 机器人运动学问题2。
3。
2 机器人的点位运动…2。
3.3 机器人的位置控制课前回顾何为工业机器人？工业机器人具有几个显著特点,分别是什么？工业机器人的常见分类有哪些，简述其行业应用。
学习目标认知目标*熟悉工业机器人的常见技术指标*掌握工业机器人的机构组成及各部分的功能＊了解工业机器人的运动控制能力目标＊能够正确识别工业机器人的基本组成*能够正确判别工业机器人的点位运动和连续路径运动导入案例国产机器人竞争力缺失关键技术是瓶颈众所周知,中国机器人产业由于先天因素，在单体与核心零部件仍然落后于日、美、韩等发达国家。
虽然中国机器人产业经过 30 年的发展，形成了较为完善的产业基础，但与发达国家相比，仍存在较大差距，产业基础依然薄弱，关键零部件严重依赖进口.整个机器人产业链主要分为上游核心零部件(主要是机器人三大核心零部件——伺服电机、减速器和控制系统，相当于机器人的“大脑")、中游机器人本体（机器人的“身体”)和下游系统集成商（国内 95% 的企业都集中在这个环节上）三个层面.课堂认知2.1 工业机器人的系统组成第一代工业机器人主要由以下几部分组成：操作机、控制器和示教器。
对于第二代及第三代工业机器人还包括感知系统和分析决策系统,它们分别由传感器及软件实现。
工业机器人系统组成2。
1.1 操作机操作机（或称机器人本体）是工业机器人的机械主体，是用来完成各种作业的执行机构。
它主要由机械臂、驱动装置、传动单元及内部传感器等部分组成.关节型机器人操作机基本构造机器人操作机最后一个轴的机械接口通常为一连接法兰，可接装不同的机械操作装置，如夹紧爪、吸盘、焊枪等。
(1）机械臂关节型工业机器人的机械臂是由关节连在一起的许多机械连杆的集合体。
机器人技术基础教学课件第2章
Tii Too
Ti ——输入力矩（N·m）；
To ——输出力矩（N·m）；
i ——输入齿轮角位移；
o ——输出齿轮角位移；
机器人技术基础
第二节 机器人的驱动机构
1．齿轮机构
Ti ,i
啮合齿轮转过的总的圆周距离相等，可以 得到齿轮半径与角位移之间的关系：
Rii Roo
TO ,O
Ri ——输入轴上的齿轮半径（m）； R0 ——输出轴上的齿轮半径（m）。
第一节 工业机器人的结构
（3）连杆杠杆式回转型夹持器
夹紧力FN和驱动力Fp之间关系：
FN
Fpc
2b tan a
连杆杠杆式回转型夹持器 1—杆；2—-连杆；3—-摆动钳爪；4—-调整垫片
机器人技术基础
第一节 工业机器人的结构
（4）齿轮齿条平行连杆式平移型夹持器
夹紧力FN和驱动力Fp之间关系：
FN
Fp R
Fp c
2b sin
楔块杠杆式回转型夹持器 1—-杠杆；2—弹簧；3—滚子；4—楔块；5—气缸
机器人技术基础
第一节 工业机器人的结构
（2）滑槽杠杆式回转型夹持器
夹紧力FN和驱动力Fp之间关系：
FN
Fp a 2b cos2
a
滑槽杠杆式回转型夹持器 1—支架；2—杆；3—圆柱销；4—-杠杆；
机器人技术基础
1．液压驱动
液压隧道凿岩机器人 机器人技术基础
液压混凝土破碎切割机器人
第二节 机器人的驱动机构
2．气压驱动
优点：
缺点：
（1）容易达到高速（1m/s）；
（1）压缩空气压力低；
（2）对环境无污染，使用安全；
（2）实现精确位置控制难度大；
Ti ——输入力矩（N·m）；
To ——输出力矩（N·m）；
i ——输入齿轮角位移；
o ——输出齿轮角位移；
机器人技术基础
第二节 机器人的驱动机构
1．齿轮机构
Ti ,i
啮合齿轮转过的总的圆周距离相等，可以 得到齿轮半径与角位移之间的关系：
Rii Roo
TO ,O
Ri ——输入轴上的齿轮半径（m）； R0 ——输出轴上的齿轮半径（m）。
第一节 工业机器人的结构
（3）连杆杠杆式回转型夹持器
夹紧力FN和驱动力Fp之间关系：
FN
Fpc
2b tan a
连杆杠杆式回转型夹持器 1—杆；2—-连杆；3—-摆动钳爪；4—-调整垫片
机器人技术基础
第一节 工业机器人的结构
（4）齿轮齿条平行连杆式平移型夹持器
夹紧力FN和驱动力Fp之间关系：
FN
Fp R
Fp c
2b sin
楔块杠杆式回转型夹持器 1—-杠杆；2—弹簧；3—滚子；4—楔块；5—气缸
机器人技术基础
第一节 工业机器人的结构
（2）滑槽杠杆式回转型夹持器
夹紧力FN和驱动力Fp之间关系：
FN
Fp a 2b cos2
a
滑槽杠杆式回转型夹持器 1—支架；2—杆；3—圆柱销；4—-杠杆；
机器人技术基础
1．液压驱动
液压隧道凿岩机器人 机器人技术基础
液压混凝土破碎切割机器人
第二节 机器人的驱动机构
2．气压驱动
优点：
缺点：
（1）容易达到高速（1m/s）；
（1）压缩空气压力低；
（2）对环境无污染，使用安全；
（2）实现精确位置控制难度大；
机器人的基本概念与机构简述
4) 手腕(Wrist)：位于执行器与手臂之间，具 有支撑和调整末端执行器姿态功能的机构。 操作臂的组成部分之一。 5)手臂(Arm)：位于基座和手腕之间，由操作 手的动力关节和连杆等组成的组件。能支撑 手腕和末端执行器，并具有调整末端执行器 位置的功能。操作臂的组成部分。Outdated！ 6) 世界坐标系(World Coordinate System)： 参照地球的直角坐标系。 7) 机座坐标系、基坐标系(Base reference coordinate system)：参照机器人基座的坐标 系，即机器人末端位姿的参考坐标系。 8) 坐标变换(Coordinate Transformation)： 将一个点的坐标描述从一个坐标系转换到另 一个坐标系下描述的过程。
并联机器人
优点：系统的刚度大、定位 精度高 缺点：工作空间小、运动速 度低
串联机器人的种类：
Y
A、直角坐标型机器人
Z
X
P F ( X ,Y , Z )
B、 圆柱坐标机器人
R
R
z
P F (, Z , R )
z
C、 球坐标机器人
R
P F (, , R)
D、SCARA机器人
《机器人学》
第二章 机器人的基本概念与机构简介
战强
北京航空航天大学机器人研究所
2-1、基本概念
1) 自由度(Degree of Freedom, DOF)：指一个 点或一个物体运动的方式，或一个动态系统 的变化方式。每个自由度可表示一个独立的 变量，而利用所有的自由度，就可完全规定 所研究的一个物体或一个系统的位置和姿态。 也指描述物体运动所需的独立坐标数，3维空 间需要6个自由度。 2) 操作臂(Manipulator)：具有和人手臂(Arm) 相似的功能、可在空间抓放物体或进行其它 操作的机电装置。----Arm 3) 末端执行器(End-Effector)：位于机器人腕 部的末端，直接执行工作要求的装置。如灵 巧手、夹持器。----Hand/Gripper
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机器人的组成和分类
（３）极坐标型机器人 极坐标型机器人又称为球坐标型机器人， 其结构如图２⁃１c 所示， R、θ 和
β 为坐标系的三个坐标。其中θ 是绕手臂支承底座垂直轴的转动角， β 是手臂在铅 垂面内的摆动角。这种机器人运动所形成的轨迹表面是半球面。
机器人的组成和分类
（４） 多关节坐标型机器人 多关节坐标型机器人的结构如图２⁃１ｄ 所示， 它是以其各相邻运动构件之 间的相对角位移作为坐标系的。θ、α 和ϕ 为坐标系的三个坐标， 其中θ是绕底座铅 垂轴的转角， ϕ 是过底座的水平线与第一臂之间的夹角， α 是第二臂相对于第一 臂的转角。这种机器人手臂可以达到球形体积内绝大部分位置， 所能到达区域的 形状取决于两个臂的长度比例。
机器人的组成和分类 2.1.2 机器人的分类
机器人有多种分类方法， 本节分别按机器人的控制方式、结构坐标系特点、 机器人组成结构进行分类。
1.按机器人的控制方式分类 按照控制方式可把机器人分为非伺服控制机器人和伺服控制机器人两种。
机器人的组成和分类
（１） 非伺服控制机器人 非伺服控制机器人工作能力比较有限， 机器人按 照预先编好的程序顺序进行工作， 使用限位开关、制动器、插销板和定序器来控 制机器人的运动。插销板是用来预先规定机器人的工作顺序， 而且往往是可调的。 定序器是一种定序开关或步进装置， 它能够按照预定的正确顺序接通驱动装置的 能源。驱动装置接通能源后，就带动机器人的手臂、腕部和手部等装置运动。当 它们移动到由限位开关所规定的位置时， 限位开关切换工作状态， 给定序器送去 一个工作任务已完成的信号， 并使终端制动器动作， 切断驱动能源， 使机器人 停止运动。
连续轨迹伺服控制机器人能够平滑地跟随某个规定的路径， 其轨迹往往是某 条不在预编程端点停留的曲线路径。连续轨迹伺服控制机器人具有良好的控制和 运行特性。由于数据是依时间采样， 而不是依预先规定的空间点采样的， 因此机 器人的运行速度较快，功率较小， 负载能力也较小。连续轨迹伺服控制机器人主 要用于弧焊、喷涂、打坐标结构机器人的特点。
机器人的组成和分类
表２⁃１ 总结了不同坐标结构机器人的特点。
机器人的组成和分类
表２⁃１ 总结了不同坐标结构机器人的特点。
机器人的组成和分类
表２⁃１ 总结了不同坐标结构机器人的特点。
机器人的组成和分类
3.按机器人组成结构分类
（１） 串联机器人 串联机器人是一个开式运动链机构， 它是由一系列的连杆通过转动关节或移 动关节串联而成的， 即机械结构使用串联机构实现的机器人称为串联机器人。按 构件之间运动副的不同， 串联机器人可分为直角坐标型机器人、圆柱坐标型机器 人、极坐标型机器人和多关节坐标型机器人。 串联机器人因其结构简单、易操作、灵活性强、工作空间大等特点而得到了广 泛的应用。串联机器人的不足之处是运动链较长， 系统的刚度和运动精度相对较 低。另外，由于串联机器人需在各关节上设置驱动装置， 各动臂的运动惯量相对 较大， 因而， 也不宜实现高速或超高速操作。
第二章
机器人的机构分类 与设计
目录 Contents
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
机器人的组成和分类 机器人的主要技术参数 机器人设计和选用准则 机器人的机械结构 机器人的驱动机构 小结
机器人的组成 和分类
机器人的组成和分类
2.1.1 机器人概述
机器人一般都由四个主要部分组成： ①机械系统； ②传感系统； ③驱动系 统； ④控制系统。
机器人的组成和分类
点位伺服控制机器人的受控运动方式为由一个点位目标移向另一个点位目标， 只在目标点上完成操作。机器人可以以最快的和最直接的路径从一个目标点移到 另一个目标点。通常， 点位伺服控制机器人能用于只有终端位置是重要的而对目 标点之间的路径和速度不做主要考虑的场合。点位控制主要用于点焊、搬运机器 人。
机器人的组成和分类
2.按机器人结构坐标系特点分类
（１） 直角坐标型机器人 直角坐标型机器人的结构如图２⁃１a 所示， 它在x、y、z轴上的运动是独立 的。
机器人的组成和分类
（２） 圆柱坐标型机器人 圆柱坐标型机器人的结构如图２⁃１b 所示，R、 θ 和z为坐标系的三个坐标， 其中R 是手臂的径向长度， θ是手臂的角位置， z是垂直方向上手臂的位置。如果 机器人手臂的径向坐标R保持不变， 机器人手臂的运动将形成一个圆柱表面。
机器人的组成和分类
使各种机械构件产生运动的装置为驱动器， 驱动方式可以是气动的、液压的 或电动的。驱动器可以直接与臂、腕或手上的连杆或关节连接在一起， 也可以通 过齿轮等传动系统与运动构件相连。
传感系统的作用是将机器人运动学、动力学、外部环境等信息传递给机器人 的控制器， 控制器通过这些信息确定机械系统各部分的运行轨迹、速度、加速度 和外部环境， 使机械系统的各部分按预定程序在规定的时间开始和结束动作。
机械系统包括传动机构和由连杆集合形成的开环或闭环运动链两部分。连杆 类似于人类的大臂、小臂等， 关节通常为移动关节和转动关节。移动关节允许连 杆做直线移动，转动关节允许构件之间产生旋转运动。由关节⁃连杆所构成的机械 结构一般有三个主要部件: 臂、腕和手， 它们可根据要求在相应的方向运动， 这 些运动就是机器人在“做工”。
机器人的组成和分类
（２） 伺服控制机器人 伺服控制机器人比非伺服控制机器人有更强的工作 能力。伺服系统的被控制量可为机器人手部执行装置的位置、速度、加速度和力 等。通过传感器取得的反馈信号与来自给定装置的综合信号， 用比较器加以比较 后， 得到误差信号， 经过放大后用以激发机器人的驱动装置， 进而带动末端执 行器以一定规律运动， 到达规定的位置或速度等， 这是一个反馈控制系统。伺服 控制机器人可分为点位伺服控制机器人和连续轨迹伺服控制机器人两种。
机器人的组成和分类
（２） 并联机器人 并联机器人是一种闭环机构， 包含有运动平台（末端执行器） 和固定平台 （机架）， 运动平台通过至少两个独立的运动链与固定平台相连接， 机构具有两 个或两个以上的自由度， 且以并联方式驱动。 并联机器人机构按照自由度划分， 有二自由度、三自由度、四自由度、五自 由度和六自由度并联机构。其中２～５ 个自由度机构被称为少自由度并联机构。 １） 二自由度并联机构。二自由度并联机构中， ５⁃R、３⁃R⁃２⁃P （R 表示 转动副， P 表示移动副） 是最典型的两种结构形式。图2-2为一个2自由度并联机 构。