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1、第二章 机器人结构 2.1机器人的组成和分类机器人的组成和分类 一、机器人的组成一、机器人的组成 机械部分；机械部分； 传感器传感器(一个或多个一个或多个)； 控制器；控制器； 驱动源。驱动源。 第二章 机器人结构 二、机器人的分类二、机器人的分类 、按机器人的控制方式分类、按机器人的控制方式分类 、按机器人结构坐标系特点方式分类、按机器人结构坐标系特点方式分类 、机器人常见的图形符号、机器人常见的图形符号 、按机器人的控制方式分类、按机器人的控制方式分类 按照机器人的控制类型和结构坐标系特点分为： (1)非伺服机器人； (2)伺服控制机器人。 、按机器人的控制方式分类、按机器人的控制方式分类
2、 非伺服机器人非伺服机器人 非伺服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 他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 经完成的信号，并始终端制动器动作，切断驱动 能源，使机器人停止运动。 、按机器人的控制方式分类、按机器人的控制方式分类 (2)伺服控制机器人伺服控制机器人 伺服控制机器人比非伺
3、服机器人有更强的工作能 力。伺服系统的被控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 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，进而带动手部执行装置以 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。 、按机器人的控制方式分类、按机器人的控制方式分类 伺服控制机器人分为： (1)点位伺服控制； (2)连续轨迹伺服控制。 、按机器人的控制方式分类、按机器人的控制方式分类 点位伺服控制机器人点位伺服控制机器人的受控运动方式为从一 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
4、以最快的和最直 接的路径从一个端点移到另一端点。通常， 点位伺服控制机器人能用于只有终端位置是 重要而对编程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。 、按机器人的控制方式分类、按机器人的控制方式分类 连续轨迹伺服控制机器人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 据是依时间采样的，而不是依预先规定的空 间采样，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、打飞边毛刺和 检测机器人。 、按机器
5、人结构坐标系特点方式分类、按机器人结构坐标系特点方式分类 (1)直角坐标机器人； (2)圆柱坐标型机器人； (3)极坐标机器人； (4)多关节机器人。 、按机器人结构坐标系特点方式分类、按机器人结构坐标系特点方式分类 直角坐标型机 器人结构如图 所示，它在 x,y,z轴上的运 动是独立的。 (1)直角坐标系机器人 、按机器人结构坐标系特点方式分类、按机器人结构坐标系特点方式分类 (2)圆柱坐标机器人 圆柱坐标型机器人的结构 如右图所示，R、和x为 坐标系的三个坐标，其中R、 是手臂的径向长度，是手 臂的角位置，x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
6、 将形成一个圆柱表面。 、按机器人结构坐标系特点方式分类、按机器人结构坐标系特点方式分类 (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 右图所示，R， 和为坐 标系的坐标。其中是绕 手臂支撑底座垂直的转动 角， 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。 、按机器人结构坐标系特点方式分类、按机器人结构坐标系特点方式分类 (4)多关节机器人 如右图所示，它是以其各相邻 运动部件之间的相对角位移作 为坐标系的。、和为坐 标系的坐标，其中是绕底座 铅垂轴的转角， 是过底座的 水平线与第一臂之间的夹角， 是第二臂相对于第一臂的转 角。这种机器人手臂
7、可以达到 球形体积内绝大部分位置，所 能达到区域的形状取决于两个 臂的长度比例。 右表 总结 了不 同坐 标结 构机 器人 的特 点。 、机器人常见的图形符号、机器人常见的图形符号 、机器人常见的图形符号、机器人常见的图形符号 、机器人常见的图形符号、机器人常见的图形符号 2.2 机器人的主要技术参数机器人的主要技术参数 自由度自由度 工作空间工作空间 工作速度工作速度 工作载荷工作载荷 控制方式控制方式 驱动方式驱动方式 精度、重复精度和分辨率精度、重复精度和分辨率 自由度自由度 自由度是指描述物体运动所需要的独立坐标数。机 器人的自由度表示机器人动作灵活的尺度，一般以轴的 直线移动、摆动或
8、旋转动作的数目来表示，手部的动作 不包括在内。 机器人的自由度越多，就越能接近人手的动作机能， 通用性就越好；但是自由度越多，结构越复杂，对机器 人的整体要求就越高，这是机器人设计中的一个矛盾。 工业机器人一般多为个自由度，个以上的 自由度是冗余自由度，是用来避障碍物的。 自由度自由度 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(1)， 腕部在xO1y面内有一 个独立的运动转 动(2)。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3。 工作空间工作空间 机器人的工作空间是指机器人手臂或手 部安装点所能达到的所有空间区域，不包括
9、 手部本身所能达到的区域。机器人所具有的 自由度数目及其组合不同，则其运动图形不 同；而自由度的变化量(即直线运动的距离和 回转角度的大小)则决定着运动图形的大小。 工作速度工作速度 工作速度是指机器人在工作载荷条件下、匀速运动 过程中，机械接口中心或工具中心点在单位时间内所移 动的距离或转动的角度。 确定机器人手臂的最大行程后，根据循环时间安排 每个动作的时间，并确定各动作同时进行或顺序进行， 就可确定各动作的运动速度。分配动作时间除考虑工艺 动作要求外，还要考虑惯性和行程大小、驱动和控制方 式、定位和精度要求。 为了提高生产效率，要求缩短整个运动循环时间。 运动循环包括加速度起动，等速运行
10、和减速制动三个过 程。过大的加减速度会导致惯性力加大，影响动作的平 稳和精度。为了保证定位精度，加减速过程往往占去较 长时间。 工作载荷工作载荷 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。 负载大小主要考虑机器人各运动轴上的受力和 力矩，包括手部的重量、抓取工件的重量，以及由 运动速度变化而产生的惯性力和惯性力矩。一般低 速运行时，承载能力大，为安全考虑，规定在高速 运行时所能抓取的工件重量作为承载能力指标。 目前使用的工业机器人，其承载能力范围较大， 最大可大9KN。 控制方式控制方式 机器人用于控制轴的方式，是伺服还 是非伺服，伺服
11、控制方式是实现连续轨迹 还是点到点的运动。 驱动方式驱动方式 驱动方式是指关节执行器的动力源形 式。 精度、重复精度和分辨率精度、重复精度和分辨率 精度：精度：一个位置相对于其参照系的绝对度量，指机 器人手部实际到达位置与所需要到达的理想位置之 间的差距。 重复精度：重复精度：在相同的运动位置命令下，机器人连续 若干次运动轨迹之间的误差度量。如果机器人重复 执行某位置给定指令，它每次走过的距离并不相同， 而是在一平均值附近变化，该平均值代表精度，而 变化的幅度代表重复精度。 精度、重复精度和分辨率精度、重复精度和分辨率 分辨率：分辨率：指机器人每根轴能够实现的最小移动 距离或最小转动角度。精度
12、和分辨率不一定相 关。一台设备的运动精度是指命令设定的运动 位置与该设备执行此命令后能够达到的运动位 置之间的差距，分辨率则反映了实际需要的运 动位置和命令所能够设定的位置之间的差距。 精度、重复精度和分辨率精度、重复精度和分辨率 图2-4给出了分辨率精 度和重复精度的关系。 工业机器人的精度、重 复精度和分辨率要求是根据 其使用要求确定的。机器人 本身所能达到的精度取决于 机器人结构的刚度、运动速 度控制和驱动方式、定位和 缓冲等因素。 由于机器人有转动关节，不同回转半径时其直线分辨率是变化的，因 此造成了机器人的精度难以确定。由于精度一般难测定，通常工业机 器人只给出重复精度。 精度、重复
13、精度和分辨率精度、重复精度和分辨率 表2-3为不同作业机器人要求的重复精度。 精度、重复精度和分辨率精度、重复精度和分辨率 图2-5为一台持重 30Kg,供搬运、 检测、装配用的 圆柱坐标型工业 机器人，这台机 器人的主要技术 指标如下页： 自由度：如图a所示，共有三个基本关节1,2,3和两 个选用关节4,5； 工作范围：见图b所示意； 关节移动范围及速度： A1 3000 2.10r/s A2 500mm 600mm/s A3 500mm 1200mm/s A4 3600 2.10r/s A5 1900 1.05r/s 重复定位误差+/-0.05mm 控制方式：五轴同时可控，点位控制； 持重
14、（最大伸长、最高速度下）：30kg 驱动方式：三个基本关节由交流伺服电动机驱动， 并采用增量式角位移检测装置。 精度、重复精度和分辨率精度、重复精度和分辨率 2.3机器人的机械结构与运动机器人的机械结构与运动 一、机器人机械结构的组成一、机器人机械结构的组成 1. 手 部 2. 手 腕 3. 臂 部 4. 机 身 一、机器人机械结构的组成一、机器人机械结构的组成 手部手部 机器人为了进行作业，在手腕上配置了操作机构，有时也称为 手爪或末端操作器 手腕手腕 联接手部和手臂的部分，主要作用是改变手部的空间方向和将 作业载荷传递到手臂 臂部臂部 联接机身和手腕的部分，主要作用是改变手部的空间位置，满
15、 足机器人的作业空间，并将各种载荷传递到机座 机身机身 机器人的基础部分，起支承作用对固定式机器人，直接联接 在地面基础上，对移动式机器人，则安装在移动机构上 二、机器人机构的运动二、机器人机构的运动 手臂的运动 垂直移动 径向移动 (1)回转运动 手腕的运动 (1)手腕旋转 (2)手腕弯曲 (3)手腕侧摆 三、机身和臂部机构三、机身和臂部机构 机身结构机身结构 机身是直接联接、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。由于机器人的运动 型式、使用条件、负载能力各不相同，所采用的驱动 装置、传动机构、导向装置也不同，致使机身
16、结构有 很大差异。 一般情况下，实现臂部的升降、回转或或俯仰等 运动的驱动装置或传动件都安装在机身上。臂部的运 动愈多，机身的结构和受力愈复杂。机身既可以是固 定式的，也可以是行走式的，即在它的下部装有能行 走的机构，可沿地面或架空轨道运行。 机身结构机身结构 常用的机身结构： ）升降回转型机身结构 ）俯仰型机身结构 ）直移型机身结构 ）类人机器人机身结构 臂部结构臂部结构 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。机器人的臂部主要包括臂 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
17、元件等。此外，还 有与腕部或手臂的运动和联接支撑等有关的 构件、配管配线等。 臂部结构臂部结构 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 ）驱伸型臂部结构 ）其他专用的机械传动臂部结构 机身和臂部的配置形式机身和臂部的配置形式 机身和臂部的配置形式基本上反映了机器 人的总体布局。由于机器人的运动要求、工作 对象、作业环境和场地等因素的不同，出现了 各种不同的配置形式。目前常用的有如下几种 形式： （）横梁式 （）立柱式 （）机座式 （）驱伸式 机身和臂部的配置形式机身和臂部的配置形式 横梁式横梁式：机身设计成横梁式，用于悬挂手臂部件
18、，这类机器人 的运动形式大多为移动式。它具有占地面积小，能有效利用空 间，直观等优点。横梁可设计成固定的或行走的，一般横梁安 装在厂房原有建筑的柱梁或有关设备上，也可从地面架设。 机身和臂部的配置形式机身和臂部的配置形式 立柱式：立柱式：立柱式机器人多采用回转型、俯仰型或屈伸型的运动 型式，是一种常见的配置形式。一般臂部都可在水平面内回转， 具有占地面积小而工作范围大的特点。立柱可固定安装在空地 上，也可以固定在床身上。立主式结构简单，服务于某种主机， 承担上、下料或转运等工作。 机身和臂部的配置形式机身和臂部的配置形式 机座式机座式：机身设计成机 座式，这种机器人可以 是独立的、自成系统的
19、完整装置，可以随意安 放和搬动。也可以具有 行走机构，如沿地面上 的专用轨道移动，以扩 大其活动范围。各种运 动形式均可设计成机座 式。 机身和臂部的配置形式机身和臂部的配置形式 屈伸式屈伸式：屈伸式机器人的臂部由大小臂组成，大 小臂间有相对运动，称为屈伸臂。屈伸臂与机身 间的配置形式关系到机器人的运动轨迹，可以实 现平面运动，也可以作空间运动。（图见下页图见下页） 四、手腕结构四、手腕结构 手腕手腕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。 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： ）臂转绕
20、小臂轴线方向的旋转。 ）手转使手部绕自身的轴线方向旋转。 ）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 式可以有多种形式如下图所示： 腕部结构的设计要满足传动灵活、结构紧 凑轻巧、避免干涉。机器人多数将腕部结构的 驱动部分安排在小臂上。首先设法使几个电动 机的运动传递到同轴旋转的心轴和多层套筒上 去。运动传入腕部后再分别实现各个动作。 柔顺手腕柔顺手腕 在用机器人进行精密装配作业中，当被装配零件 的不一致、工件的定位夹具、机器人的定位精度不能 满足装配要求时，会导致装配困难。这就提出了柔顺 性要求。 柔顺装配技术有两种：一种是从检测、控制的角度， 采取各种不同的
21、搜索方法，实现边校正边装配。 一种是从机械结构的角度在手腕部配置一个柔顺环节， 以满足柔顺装配的要求。 柔顺手腕示意图如下页柔顺手腕示意图如下页 柔顺手腕柔顺手腕 五、手部机构五、手部机构 机器人的手部是是最重要的执行机构， 从功能和形态上看，它可分为工业机器人的工业机器人的 手部手部和仿人机器人的手部仿人机器人的手部。 常用的手部按其握持原理可以分为夹夹 持类持类和吸附类吸附类两大类。 .夹持类夹持类 夹持类手部除常用的夹钳式夹钳式外，还有脱脱 钩式钩式和弹簧式弹簧式。此类手部按其手指夹持工件 时的运动方式不同又可分为手指回转型手指回转型和指指 面平移型面平移型。 (1)夹钳式夹钳式 夹钳式
22、是工业机器人 最常用的一种手部形 式,一般夹钳式(见图2- 13所示)由以下几部分 组成: 1)手指 2)传动机构 3)驱动装置 4)支架 (1)夹钳式夹钳式 手指手指: 它是直接与工件 5接触的构件。手部松 开和夹紧工件，就是通 过手指的张开和闭合来 实现的。一般情况下， 机器人的手部只有两个 手指，少数有三个或多 个手指。它们的结构形 式常取决于被夹持工件 的形状和特性。 (1)夹钳式夹钳式 ）指端的形状 (1)夹钳式夹钳式 ）指面形式 根据工件形状、大小及其被夹持部位材料质软 硬、表面性质等的不同，手指的指面有光滑指 面、齿型指面和柔性指面种形式。 ）手指的材料 手指材料选用恰当与否，对
23、机器人的使用效果 有很大的影响。对于夹钳式手部，其手指材料 可选用一般碳素钢和合金结构钢。 (1)夹钳式夹钳式 传动机构：传动机构：它是向手指传递运动和动力，以实现夹紧 和松开动作的机构。 ）回转型传动机构 夹钳式手部中较多的是回转型手部，其手指就是一 队（或几对）杠杆，再同斜楔、滑槽、连杆、齿轮、 蜗轮蜗杆或螺杆等机构组成复合式杠杆传动机构， 来改变传力比、传动比及运动方向等。 (1)夹钳式夹钳式 回回 转转 型型 传传 动动 机机 构构 (1)夹钳式夹钳式 ）平移型传动机构 平移型夹钳式手部是通过手指的指面作直线往复运动或 平面移动来实现张开或闭合动作的，常用于夹持具有平 行平面的工件（如
24、箱体等）。其结构较复杂，不如回转 型应用广泛。平移型传动机构据其结构，大致可分平面平面 平行移动机构平行移动机构和直线往复移动机构直线往复移动机构两种类型。 (1)夹钳式夹钳式 平平 移移 型型 传传 动动 机机 构构 (1)夹钳式夹钳式 驱动装置：驱动装置：它是向传动机构提供动力的 装置。按驱动方式不同有液压、气动、 电动和机械驱动之分。 支架：支架：使手部与机器人的腕或臂相联接。 (2)钩拖式手部钩拖式手部 主要特征是不靠夹紧力来夹持工件，而是 利用手指对工件钩、拖、捧等动作来拖持工件。 应用钩拖方式可降低驱动力的要求，简化手部 结构，甚至可以省略手部驱动装置。它适用于 在水平面内和垂直面
25、内作低速移动的搬运工作， 尤其对大型笨重的工件或结构粗大而质量较轻 且易变形的工件更为有利。 (2)钩拖式手部钩拖式手部 无驱动装置无驱动装置 有驱动装置有驱动装置 无驱动装置无驱动装置 (2)钩拖式手部钩拖式手部 工作原理：手部在臂的带动下向下 移动，当手部下降到一定位置时齿 条下端碰到撞块，臂部继续下移， 齿条便带动齿轮旋转，手指即 进入工件钩拖部位。手指拖持工件 时，销子在弹簧力作用下插入齿 条缺口，保持手指的钩拖状态并可 使手臂携带工件离开原始位置。在 完成钩拖任务后，由电磁铁将销子 向外拔出，手指又呈自由状态，可 继续下个工作循环程序。 (2)钩拖式手部钩拖式手部 有驱动装置有驱动装
26、置 工作原理：依靠机构内力 来平衡工件重力而保持拖 持状态。驱动液压缸以 较小的力驱动杠杆手指 和回转，使手指闭合至 拖特工件的位置。手指与 工件的接触点均在其回转 支点O1、O2的外侧，因此 在手指拖持工件后，工件 本身的重量不会使手指自 行松脱。 (2)钩拖式手部钩拖式手部 弹簧式手部靠弹 簧力的作用将工件夹 紧，手部不需要专用 的驱动装置，结构简 单。它的使用特点是 工件进入手指和从手 指中取下工件都是强 制进行的。由于弹簧 力有限，故只适用于 夹持轻小工件。 吸附类吸附类 (1)气吸式气吸式 气吸式手部是工业机器人常用的一种吸持工件的装置。它 由吸盘（一个或几个）、吸盘架及进排气系统组
27、成，具有结构 简单、重量轻、使用方便可靠等优点。广泛应用于非金属材料 （如板材、纸张、玻璃等物体）或不可有剩磁的材料的吸附。 气吸式手部的另一个特点是对工件表面没有损伤，且对被 吸持工件预定的位置精度要求不高；但要求工件上与吸盘接触 部位光滑平整、清洁，被吸工件材质致密，没有透气空隙。 气吸式手部是利用吸盘内的压力与大气压之间的压力差而 工作的。按形成压力差的方法，可分为真空气吸、气流负压气 吸、挤压排气负压气吸。 (1)气吸式气吸式 (2)磁吸式磁吸式 磁吸式手部是利用永久磁铁或电磁铁通电 后产生的磁力来吸附工件的，其应用较广。磁 吸式手部与气吸式手部相同，不会破坏被吸收 表面质量。磁吸收式
28、手部比气吸收式手部优越 的方面是：有较大的单位面积吸力，对工件表 面粗糙度及通孔、沟槽等无特殊要求。 .仿人机器人的手部仿人机器人的手部 目前，大部分工业机器人的手部只有个 手指，而且手指上一般没有关节。因此取料不 能适应物体外形的变化，不能使物体表面承受 比较均匀的夹持力，因此无法满足对复杂形状、 不同材质的物体实施夹持和操作。为了提高机 器人手部和手腕的操作能力、灵活性和快速反 应能力，使机器人能像人手一样进行各种复杂 的作业，就必须有一个运动灵活、动作多样的 灵巧手，即仿人手。 .仿人机器人的手部仿人机器人的手部 （）柔性手（）柔性手 （）多指灵活手（）多指灵活手 六、行走机构六、行走机
29、构 行走机构是行走机器人的重要执行部件,它由驱 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车轮 式行走机构、履带式行走机构和足式行走机构，此 外，还有不进式行走机构、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。 .车轮式行走机构车轮式行走机构 轮式行走机器 人是机器人中应用 最多的一种机器人， 在相对平坦的地面 上，用车轮移动方 式行走是相当优越 的。 （）（）车轮的形式 车轮的形状或结构 形式取决
30、于地面的 性质和车辆的承载 能力。 .车轮式行走机构车轮式行走机构 （）（）车轮的培植和转向机构车轮的培植和转向机构车轮行走机构依据车轮的多少分 为1轮、2轮、3轮、4轮以及多轮机构。 1轮和2轮行走机构在实现上的主要障碍是稳定性问题，实际应用 的车轮式行走机构多为3轮和4轮。 .车轮式行走机构车轮式行走机构 .足式行走机构足式行走机构 履带式行走机构履带式行走机构虽然可在高低不平的地面上运动， 但它的适应性不够，行走时候晃动太大，在软地面上行 驶运动效率低。根据调查，在地球上近一半的地面不适 合于传统的轮式或履带式车辆行走。但是一般多足动物 却能在这些地方行动自如，显然足式与轮式和履带式行
31、走方式相比具有独特的优势。 足式行走足式行走对崎岖路面具有很好的适应能力一，足式 运动方式的立足点是离散的点，可以在可能到达的地面 上选择最优的支撑点，而轮式和履带行走工具必须面临 最坏的地形上的几乎所有点；足式运动方式还具有主动 隔振能力，尽管地面高低不平，机身的运动仍然可以相 当平稳；足式行走在不平地面和松软地面上的运动速度 较高，能耗较少。 .足式行走机构足式行走机构 （）足的数目（）足的数目 现有的步行机器人的足数分别为单足、双足、 三足、四足、六足、八足甚至更多。足的数 目多，适合于重载和慢速运动。双足和四足 具有最好的适应性和灵活性，也最接近人类 和动物。下页图下页图显示了单足、双
32、足、三足、 四足和六足行走结构。 .足式行走机构足式行走机构 （）足的配置（）足的配置 足的配置指足相对于机体的位置和方位的安排，这个 问题对于多于两足时尤为重要。就二足而言，足的配 置或者是一左一右，或者是一前一后。后一种配置因 容易引起腿间的干涉而实际上很少用到。 （）足的配置（）足的配置 几何构型几何构型 弯曲方向弯曲方向 （）足式行走机构的平衡和稳定性（）足式行走机构的平衡和稳定性 l静态稳定的多足机 l动态稳定 （）足式行走机构的平衡和稳定性（）足式行走机构的平衡和稳定性 静态稳定的多足机静态稳定的多足机 其机身的稳定通过足够数量的足支撑来 保证。在行走过程中，机身重心的垂直投影 始
33、终落在支撑足着落地点的垂直投影所形成 的凸多边形内。这样，即使在运动中的某一 瞬时将运动“凝固”，机体也不会有倾覆的 危险。这类行走机构的速度较慢，它的步态 为爬行或步行。 （）足式行走机构的平衡和稳定性（）足式行走机构的平衡和稳定性 动态稳定动态稳定 典型的例子是踩高跷。高跷与地面只是单点 接触，两根高跷在地面不动时站稳是非常困难的， 要想原地停留，必须不断踏步，不能总是保持步 行中的某种瞬间姿态。 在动态稳定中，机体重心有时不在支撑图形 中，利用这种重心超出面积外而向前产生倾倒的 分力作为行走的动力并不停地调整平衡点以保证 不会跌倒。这类机构一般运动速度较快，消耗能 量小。其步态可以是小跑
34、和跳跃。 2.4 机器人的驱动机构机器人的驱动机构 一、驱动方式一、驱动方式 机器人关节的驱动方式： 液压驱动 气动式 电动式 液压驱动液压驱动 优点：优点： 1)液压容易达到较高的压力(常用液压为2.56.3MPa)，体积 较小，可以获得较大的推力或转矩； 2)液压系统介质的可压缩性小，工作平稳可靠，并可得到较 高的位置精度； 3)液压传动中，力、速度和方向比较容易实现自动控制； 4)液压系统采用油作介质，具有防锈性和自润滑性能，可以 提高机械效率，使用寿命长。 液压驱动液压驱动 液压传动系统的不足：液压传动系统的不足： 1)油液的粘度随温度变化而变化，影响工作性能，高 温容易引起燃烧爆炸等危险； 2)液体的泄漏难于克服，要求液压元件有较高的精度 和质量，故造价较高； 3)需要相应的供油系统，尤其是电液伺服系统要求严 格的滤油装置，否则会引起故障。 气压驱动气压驱动 与液压驱动相比，气压驱动的与液压驱动相比，气压驱动的特点：特点： 1)压缩空气粘度小，容易达到高速(1m/s)； 2)利用工厂集中的空气压缩机站供气，不必添加动力 设备； 3)空气介质对环境无污染，使用安全，可直接应用于 高温作业； 4)气动元件工作压力低，故制造要求比液压元件
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