第四章 机器人分类
机器人的分类和特点
机器人的分类和特点机器人作为一种能够模拟人类行为的自主机器系统，在现代社会的各个领域扮演着越来越重要的角色。
是我们对这些智能机器的认识和了解的基础，通过对机器人的分类和特点的研究，可以更好地理解它们在不同领域中的应用和发展趋势。
首先，我们来看机器人的分类。
根据机器人的功能和用途，可以将机器人分为工业机器人、服务型机器人、商业机器人、医疗机器人等几类。
工业机器人主要用于生产制造领域，能够完成重复性高、劳动强度大的任务，如焊接、装配等。
服务型机器人则主要用于为人类提供服务，如清洁机器人、导览机器人等。
商业机器人则包括在商业领域中使用的机器人，如收银机器人、咖啡机器人等。
医疗机器人则主要应用于医疗领域，如手术机器人、护理机器人等。
不同类型的机器人在结构和功能上也有所不同。
工业机器人一般由机械臂、控制系统、传感器等部件组成，具有较强的精准度和重复性；服务型机器人则更注重与人类的交互，需要具有较好的感知能力和智能化程度；商业机器人则需要结合商业流程和需求，能够提高效率和服务质量；医疗机器人则需要结合医学知识和技术，具备较高的精确度和安全性。
除了按照功能和用途分类外，还可以根据机器人的外形和结构进行分类。
常见的机器人外形包括人形机器人、轮式机器人、飞行器机器人等。
人形机器人具有较强的仿人能力，能够模拟人类的行走、动作等；轮式机器人适用于平地和室内环境，具有较好的移动能力和稳定性；飞行器机器人则可以在空中执行任务，具有较大的灵活性和适应性。
除了机器人的分类外，我们还可以从机器人的特点来了解这些智能机器的本质和特性。
首先，机器人具有自主性和智能化。
通过搭载各种传感器和控制系统，机器人能够感知和识别周围的环境，做出相应的决策和行动，具有一定的智能化水平。
其次，机器人具有高精度和高效率。
机器人在执行任务时具有较高的精确度和准确度，能够完成一些复杂的工作，提高生产效率和工作质量。
再次，机器人具有灵活性和适应性。
机器人能够根据不同的工作环境和任务要求做出相应调整和应对，具有一定的灵活性和适应能力。
机器人的分类和应用领域
机器人的分类和应用领域在现代科技的快速发展下，机器人正逐渐成为我们生活中不可或缺的一部分。
机器人在各个领域都扮演着重要的角色，并在不断拓展其应用范围。
本文将从机器人的分类和广泛应用领域两个方面来探讨机器人的现状和前景。
一、机器人的分类机器人可以根据其功能、外型和控制方式进行分类。
根据功能，机器人可以分为工业机器人、服务机器人和专用机器人三类。
1. 工业机器人工业机器人广泛应用于制造业。
它们被用来自动化生产线中的各种重复性、繁琐的操作，如焊接、装配、喷涂等。
工业机器人的主要特点是具备高效率、高精度和高稳定性。
2. 服务机器人服务机器人用于辅助人类完成各种日常任务，如清扫、保洁、送餐和导航等。
随着人口老龄化趋势的不断加剧，服务机器人在医疗、养老、酒店等领域中有着广泛的应用前景。
3. 专用机器人专用机器人是为特定领域或任务而开发的机器人。
例如，军事机器人用于侦查、救援和爆破等任务；农业机器人用于自动化农场管理；教育机器人用于辅助教学和儿童教育等。
此外，机器人还可以根据其外型进行分类。
人形机器人、四足机器人、轮式机器人等各种形态的机器人被创造出来以适应不同的任务需求。
二、机器人的应用领域机器人的应用范围非常广泛，几乎涵盖了各个领域。
1. 制造业工业机器人在制造业中发挥着重要的作用。
它们能够完成高强度、高精度、高重复性的工作任务，提高生产效率和产品质量，降低人力成本，并减少工伤事故的发生。
2. 农业农业机器人在农田管理、种植和收获等方面具有巨大潜力。
它们能够自动进行土地耕作、浇水、喷洒农药等工作，提高农业生产效率，减少农药使用量，保证食品安全。
3. 医疗机器人在医疗领域中有着广泛的应用。
手术机器人能够辅助医生进行高精度的手术操作，提高手术成功率并减少创伤。
智能医疗机器人能够提供陪护、监测和治疗等服务，减轻医护人员的负担。
4. 教育教育机器人已经成为教育改革的重要组成部分。
它们能够提供个性化的辅导和学习资源，并通过互动性强的方式激发学生的兴趣和学习积极性。
机器人的种类 PPT课件
机器人第一类：刚
一：工业机器人； 二：农业机器人; 三：军用机器人等 。
机器人第二类：柔
服 务
型
机
器
人
工业机器人 采用分布式CPU计 算机结构，主要用 于自动化生产线上。 工业机器人还可以 细分为 点焊机器人 弧焊机器人 激光加工机器人 真空和洁净机器人
动 速
具 有
性
点焊机器人和弧焊机器人
陪护机器人应用于养老院 或社区服务站环境。机器 人具有血压、心跳、血氧 等生理信号检测与监控功 能，可无线连接社区网络 并传输到社区医疗中心， 紧急情况下可及时报警或 通知亲人。机器人具有智 能聊天功能，可以辅助老 人心理康复。陪护机器人 为人口老龄化带来的重大 社会问题提供解决方案。
教育科研室内外平台
设设开创术从究大是 计计发新、事生学专 的、、性学各、生门 平课毕课术类教、用 台程业题、技师研于
未来的机器人？
自小子，敢 跟我打吗？
不要，还作
快稳 和定
点焊用于汽车整车的焊接工作，
负
荷 能 力
、 工 作
空
而弧焊用于精细零部件方面
强间
等大
特 点
、
运
农业机器人应用：
农业机器人主要应用于除草、采摘、 分检、施肥
军用机器人de应用：
用于直接遂行战斗任务； 用于侦察和观察 用于工程保障 用于指挥、控制 用于后勤保障
军用机器人的分类：
地面机器人 无人机 水下机器人 空间机器人
无人机上装有人工智能计算机，不 仅仅是同学认为的遥控直升机的升 级版。
无人侦察机可用于完成战场侦察和 监视、定位校射、毁伤评估、电子 战等；也可民用，如核辐射探测、 航空摄影、航空探矿、灾情监视、 交通巡逻、治安监控等。
第四章 工业机器人设计(机械制造装备设计 第四版)
机械制造装备设计
大连理工大学 机械工程学院
机械制造装备设计
目录
第一章 机械制造及装备设计方法 第二章 金属切削机床设计 第三章 典型部件设计 第四章 工业机器人设计 第五章 机床夹具设计 第六章 物流系统设计 第七章 机械加工生产线总体设计
大连理工大学 机械工程学院
机械制造装备设计
▪ 坐标系按右手确定（右图）； ▪ 关节坐标系的确定（下图）； ▪ 确定基准状态； ▪ 关节坐标轴轴线位置的选取； ▪ 关节坐标方向的选取。
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机械制造装备设计
4.1.3工业机器人的主要特性表示方法 Ⅳ
❖ （二）机械结构类型 用结构坐标形式和自由度表示。 自由度是表示工业机器人动作灵 活程度的参数，以直线运动和回 转运动的独立运动数表示
机械制造装备设计
4.1.2工业机器人的构成及分类
Ⅳ
操作机 由末端执行器、手腕、 手臂及机座组成。
图4-1工业机器人系统的组成 1—机座 2—控制装置 3—操作机
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4.1.2工业机器人的构成及分类
Ⅳ
图4-2PUMA机器人 操作机
a)结构简图 b)运动功能简图
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4.1.1工业机器人的定义及工作原理 Ⅳ
❖ （一）机器人的定义 ▪ 我国国家标准GB/T12643——90将工业机器人定义为 “是一种能自动控制、可重复编程、多功能、多自由度 的操作机 ，能搬运材料、工件或操持工具，用以完成各 种作业”。
❖ （二）工业机器人的基本工作原理 ▪ 工业机器人的基本工作原理：通过操作机上各运动构件 的运动，自动的实现手部作业的动作功能及技术要求。
机器人的分类
机器人的分类
机器人的分类
关于机器人如何分类，国际上没有制定统一的标准，有的按负载重量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按结构分，有的按应用领域分。
一般的分类方式见表：
分类名词简要解释操作型机器人能自动控制，可重复编程，多功能，有几个自由度，可固定或运动，用于相关自动化系统中。
程控型机器人按预先要求的顺序及条件，依次控制机器人的机械动作。
示教再现型机器人通过引导或其它方式，先教会机器人动作，输入工作程序，机器人则自动重复进行作业。
数控型机器人不必使机器人动作，通过数值、语言等对机器人进行示教，机器人根据示教后的信息进行作业。
感觉控制型机器人利用传感器获取的信息控制机器人的动作。
适应控制型机器人机器人能适应环境的变化，控制其自身的行动。
学习控制型机器人机器人能“体会”工作的经验，具有一定的学习功能，并将所“学”的经验用于工作中。
智能机器人以人工智能决定其行动的`机器人。
我国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。
所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。
而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。
在特种机器人中，有些分支发展很快，有独立成体系的趋势，如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。
请参考条目：机器人。
机器人技术基础复习要点
机器人技术基础复习要点第一章：绪论1.机器人分类：按开发内容与应用分为工业机器人，操纵型机器人，智能机器人；按发展程度分为第一代，第二代和第三代机器人；按性能指标分为超大型，大型。
中型。
小型和超小型机器人；按结构形式分为直角坐标型机器人，圆柱坐标型机器人，球坐标型机器人和关节坐标型机器人；按控制方式分为点位控制和连续轨迹控制；按驱动方式分为气力驱动式，液力驱动式和电力驱动式。
按机座可动分类分为固定式和移动式。
2.机器人的组成：驱动系统，机械系统，感知系统，控制系统，机器人-环境交互系统，人机交互系统。
3.机器人的技术参数：自由度：是指机器人所具有的独立坐标轴的数目；精度：主要依存于机械误差，控制算法误差与分辨率系统误差；重复定位精度；是关于精度的统计数据；工作范围：指的是机器人手臂末端或手腕中心所能达到的所有店的集合；最大工作速度：不同厂家定义不同，通常在技术参数中加以说明；承载能力：指的是机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。
第二章：机器人本体结构1.机器人本体基本结构：传动部件，机身及行走机构，臂部，腕部，手部。
2.机器人本体材料的选择：强度高，弹性模量大，质量轻，阻尼大，经济性好。
3.机身设计要注意的问题：刚度和强度大；动灵活，导套不宜过短，避免卡死；驱动方式适宜；结构布置合理。
4.臂部的基本形式：机器人的手臂由大臂，小臂所组成，手臂的驱动方式主要有液压驱动，气动驱动和电动驱动几种形式，其中电动驱动最为通用；臂部的典型机构有臂部伸缩机构，手臂俯仰运动机构，手臂回转与升降机构。
5.臂部设计需要的注意的问题：足够的承载能力；刚度高；导向性能好，运动迅速，灵活，平稳，定位精度高；重量轻，转动惯性小；合理设计与腕部和机身的连接部位。
6.机器人的平稳性和臂杆平衡方法：机身和臂部的运动较多，质量较大，如果运动速度和负载游较大，当运动状态变化时，将产生冲击和振动。
这将仅影响机器人的精确定位，甚至会使其不能正常运转。
第四章-机器人分类
4.1 按机器人的机构特征来分
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4.1 按机器人的机构特征来分
4.1.4 多关节型 ( RRR )
关节型操作机如图所示，
它有三个转动关节(RRR)，即
机身上部相对于下部的转动
θY0，肩关节的转动θZ1和肘
关节的转动θZ2。
腕关节的转动θZ3属于末 端操作器的自由度。该种结构 的工业机器人，空间尺寸相对 较小，工作范围相对较大，还 可以绕过机座周围的障碍物， 是目前应用较多的一种机型。
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Artificial Intelligence and Robotics
经过几十年的发展，机器人的技术水平不断 提高，应用范围越来越广，从早期的焊接、装配 等工业应用，逐步向军事、空间、水下、农业、 建筑、服务和娱乐等领域不断扩展，结构形式也 多种多样。因此，机器人的分类也出现了多种方 法、多种标准。
第 四章 机器人的分类
✓ 4.1 按机器人的机构特征来分 4.2 按机器人技术水平发展分 4.3 按照机器人的用途分 4.4 其他机器人分类
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4.1 按机器人的机构特征来分
按其构成机构的不同分类
直角坐标机器人 圆柱坐标机器人 球面坐标机器人 极坐标机器人 多关节型机器人 并联关节机器人 串并联关节机器人
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4.1 按机器人的机构特征来分
直角坐标型操作机如图 所示，它有三个移动关节 (PPP)，可使末端操作器作 三个方向的独立位移。
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4.1 按机器人的机构特征来分
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4.1 按机器人的机构特征来分
直角坐标机器人具有空间上相互垂直的两根或三根直
线移动轴，通过直角坐标方向的3个独立自由度确定其手部
机器人结构和分类
机器人结构和分类
一、按适用范围分类：
1、工业机器人：工业机器人是指应用于工业自动化生产的机器人，工业机器人通常包括分拣机器人、搬运机器人、焊接机器人、涂装机器人等。
2、医疗机器人：医疗机器人是指用于医疗的机器人，医疗机器人可以实现手术机器人、辅助诊断机器人、医疗照护机器人等。
3、服务机器人：服务机器人是指用于家庭、政府机构以及商业机构的机器人，服务机器人可以用于家政服务、保安守护、派送物品等。
4、教育科研机器人：教育科研机器人是指用于教育和科学研究的机器人，可用于试验室、展览馆、科技节等场合，可通过程序控制的动作来展示科学原理的可视化。
二、按工作原理分类：
1、机械式机器人：机械式机器人是指通过机械传动系统实现机器人的运动，比如减速机、减速器等。
2、电动式机器人：电动式机器人是指通过电动传动系统来控制机器人的运动，包括电机、驱动器等。
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各异、功能不同、种类众多的机器人，根据分类方法 的不同，可以分成不同的类别，而且有着不同的认识。
关于机器人如何分类，国际上没有制定统一的标 准，有的按负载重量分，有的按控制方式分，有的按 自由度分，有的按结构分，有的按应用领域分。
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Artificial
Intelligence
and
Robotics
4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics
4.1.1 直角坐标机器人
其运动是直线，控制简单。但运动灵活性较差，自 身占据空间最大。
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics 直角坐标型操作机如图 所示，它有三个移动关节 (PPP)，可使末端操作器作 三个方向的独立位移。
Artificial
Intelligence
and
Robotics
Artificial Intelligence and Robotics
山东大学创新教育通识核心课程
人工智能与机器人
cyj@
86358137、88399323
山东大学
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Artificial
Intelligence
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics 4.1.3 球面坐标机器人
如图所示，其空间位置分别由旋转、摆动和平移3个自 由度确定，动作空间形成球面的一部分。其机械手能够作前 后伸缩移动、在垂直平面上摆动以及绕底座在水平面上转动。 著名的Unimate就是这种类型的机器人。其特点是结构紧凑， 所占空间体积小于直角坐标和柱面坐标机器人，但仍大于多 关节型机器人。
Intelligence
and
Robotics
第 四章 机器人的分类
Artificial Intelligence and Robotics
4.1 按机器人的机构特征来分
4.2 按机器人技术水平发展分
4.3 按照机器人的用途分
4.4 其他机器人分类
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics 圆柱坐标机器人。柱面坐标机器人的空间位置机构 主要由旋转基座、垂直移动和水平移动轴构成，具有一 个回转和两个平移自由度，其动作空间呈圆柱形。 这种机器人结构简单、刚性好，但缺点是在机器人 的动作范围内，必须有沿轴线前后方向的移动空间，空 间利用率较低。 主要用于重物的装卸、搬运等作业。著名的 Versatran机器人就是一种典型的柱面坐标机器人。
Verstran 机器人
Verstran 机器人
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics
圆柱坐标机器人 手臂至少有一个回转关节和一个棱柱 关节，其轴线按圆柱坐标配置，运动学模型简单直观，易于 进入开口部分。
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics
按其构成机构的不同分类 直角坐标机器人 圆柱坐标机器人 球面坐标机器人 极坐标机器人 多关节型机器人 并联关节机器人 串并联关节机器人 Cartesian coordinate Cylindrical coordinate spherical surface coordinate Polar coordinate Articulated robot Parallel linked robot Hybrid linked robot
Artificial Intelligence and Robotics
经过几十年的发展，机器人的技术水平不断 提高，应用范围越来越广，从早期的焊接、装配 等工业应用，逐步向军事、空间、水下、农业、 建筑、服务和娱乐等领域不断扩展，结构形式也 多种多样。因此，机器人的分类也出现了多种方 法、多种标准。
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics 球坐标型操作机如 图所示，它有两个转动 关节和一个移动关节 (RRP)，末端操作器的 安装轴线之位姿由(θ， φ， r)坐标予以表示。 该种型式的工业机器人， 空间尺寸较小，工作范 围较大
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics
机器人的机械配置形式多种多样，典型机器 人的机构运动特征是用其坐标特性来描述的。 按机构运动特征，机器人通常可分为直角坐标 机器人、柱面坐标机器人、球面坐标机器人和 关节型机器人等类型。
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直角坐标机器人结构简单，定位精度高，空间轨迹易 于求解；但其动作范围相对较小，设备的空间因数较低， 实现相同的动作空间要求时，机体本身的体积较大。 主要用于印刷电路基板的元件插入、紧固螺丝等作业。
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics
寸较小，工作范围较大，末端操作器
可获得较高的运动速度。它的缺点是 末端操作器离z轴愈远，其切向线位 移的分辨精度就愈低。
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics 控制也较简单，运动灵活性稍好。但自身占据空间也较大。
圆柱坐标型机器人模型
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics 关节坐标型 (3R) 其运动耦合性强，控制较复杂。但运动灵活性最好，自 身占据空间最小。
关节型机器人模型
关节型搬运机器人
关节型焊接机器人
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics 平面关节型 (SCARA) 仅平面运动有耦合性，控制较通用关节型简单。但运动 灵活性更好，铅垂平面刚性好。
SCARA型装配机器人
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics 多关节型机器人。
由多个旋转和摆动机构组合而成。这类机器人结构 紧凑、工作空间大、动作最接近人的动作，对喷漆、装 配、焊接等多种作业都有良好的适应性，应用范围越来 越广。不少著名的机器人都采用了这种型式，其摆动方 向主要有铅垂方向和水平方向两种，因此这类机器人又 可分为垂直多关节机器人和水平多关节机器人。如美国 Unimation公司20世纪70年代末推出的机器人PUMA就 是一种垂直多关节机器人，而日本山梨大学研制的机器 人SCARA则是一种典型的水平多关节机器人。
直角坐标机器人概念：工业应用中，能够实现自动控 制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、运动自由度 间成空间直角关系、多用途的操作机。他能够搬运物体、操 作工具，以完成各种作业。关于机器人的定义随着科技的不 断发展，在不断的完善，直角坐标机器人作为机器人的一种， 其含义也在不断的完善中。
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4.1 按机器人的机构特征来分
and
Robotics
Artificial Intelligence and Robotics
cial
Intelligence
and
Robotics
Artificial Intelligence and Robotics
目前，世界上已经有了上万种机器人。这些形状
Artificial Intelligence and Robotics 一、直角坐标机器人的特点： 1. 多自由度运动，每个运动自由度之间的空间夹角为直角。 2. 自动控制的，可重复编程，所有的运动均按程序运行。 3. 一般由控制系统、驱动系统、机械系统、操作工具等组成。 4. 灵活，多功能，因操作工具的不同功能也不同。 5. 高可靠性、高速度、高精度。
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics 三、直角坐标机器人的分类：
1.按用途分：焊接机器人、码垛机器人、涂胶（点胶）机器 人、检测（监测）机器人、分拣（分类）机器人、装配机器 人、 排爆机器人、医疗机器人、特种机器人等。 2.按结构形式分：壁挂（悬臂）机器人、龙门机器人、倒挂 机器人等
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics
3.按自由度分：两坐标机器人、三坐标机器人、四坐标机器 人、五坐标机器人、六坐标机器人。 还有其他一些分法， 这里就不一一介绍了。
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics
6. 可用于恶劣的环境，可长期工作，便于操作维修。
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4.1 按机器人的机构特征来分
Artificial Intelligence and Robotics 二、直角坐标机器人的应用：