第一章续论读者可自行学习,笔记从第二章开始。
此笔记仅仅为抄录,便于复习。
按照拓扑结构分类,我们把工业机器人分为三类。
串联机器人
并联机器人
混联机器人
那什么是拓扑机构呢?
我们先来了解下拓扑的简介与机械中的定义(纯复制)
拓扑学可以说是一门非常抽象的数学分支学科,同时也是几何学一个分支,主要研究几何图形在连续变形下保持不变的性质,现在已成为研究连续性现象的重要的数学分支。但拓扑学与通常的几何学区别非常大,如我们熟悉的平面几何或立体几何研究的对象是点、线、面之间的位置关系以及它们的度量性质,而拓扑学对于研究对象的长短、大小、面积、体积等度量性质和数量关系都没有关系,它只在乎研究几何图形或空间在连续改变形状后还能保持不变的一些性质的学科。[1]
结构,是机械里面的,与之相关的是机构。
机械(英文名称:machinery)是机器与机构的总称。
机械就是能帮人们降低工作难度或省力的工具装置,像筷子、扫帚以及镊子一类的物品都可以被称为机械,它们是简单机械。而复杂机械就是由两种或两种以上的简单机械构成。通常把这些比较复杂的机械叫做机器。从结构和运动的观点来看,机构和机器并无区别,泛称为机械。[2]
这里有个从自由度来区分机构与结构的方法
如果一个构件组合体的自由度F>0,他就可以成为一个机构,即表明各构件间可有相对运动;如果F=0,则它将是一个结构(structure),即已退化为一个构件。
那么我们倒回去回顾下上学期的内容
机构具有确定运动时所必须给定的独立运动参数的数目(亦即为了使机构的位置得以确定,必须给定的独立的广义坐标的数目),称为机构的自由度,其数目日常以F表示。
平面机构自由度的计算
在平面机构中,各构件只做平面运动,所以每个自由度具有三个自由度。而每个平面低副(转动副和移动副))各给提供两个约束,每个平面高副只提供一个约束,设平面机构中共有n个活动构件,在各构件尚未用运动副连接时,它们共有有3n个自由度。而当各构件用运动副连接之后,设共有 p1 个低副 ph个高副,则他们将提供 (2p1+ph) 个约束,故机构的自由度为
F=3n−2p1−ph
一学期过去了,或许概念已经模糊。我们再写写高副与低副
高副:点、线接触,应力高。
低副:面接触,应力低。
在计算自由度的时候,不要忘记检查是否有复合铰链、除去局部自由度和虚约束
那么现在我们回归正题串联机器人
各连杆组成开式机构链,所获得的机器人机构称为串联结构。由单一的一系列连杆和关节组成,就定义为串联机器人。
串联机器人的自由度要比并联多,原因在上面,不再赘述。
一般来说,串联机器人每个连杆都要安装驱动器
驱动器能够精确的驱动电机转动,控制电机的角度、速度、扭矩。电机是机器人运动的基础。执行器一般是指令执行具体动作的那个东西,比如要进行抓取动作,可以使用气爪、电爪等等。
驱动器通过减速器来驱动下一个连杆,为了使前端连杆强度和驱动功率都要大,造成这种机构的能量效率不高。
串联机器人的优点
结构简单、成本低、控制简单、运动空间大等等
串联机器人的应用
喷漆、焊接、装配等