機(jī)器人的組成結(jié)構(gòu)2

2、機(jī)器人的組成結(jié)構(gòu)

一、機(jī)器人系統(tǒng)的組成如圖所示，機(jī)器人由機(jī)械部分、傳感部分、控制部分三大部分組成·這三大部分可分成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、機(jī)器人一環(huán)境交互系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)、控制系統(tǒng)六個(gè)子系統(tǒng)．

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要使機(jī)器人運(yùn)行起來(lái)，需給各個(gè)關(guān)節(jié)即每個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度安置傳動(dòng)裝置，這就是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)．感受系統(tǒng)它由內(nèi)部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成,獲取內(nèi)部和外部環(huán)境狀態(tài)中有意義的信息．智能傳感器的使用提高了機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性、適應(yīng)性和智能化的水準(zhǔn)．人類的感受系統(tǒng)對(duì)感知外部世界信息是極其靈巧的，然而，對(duì)于一些特殊的信息，傳感器比人類的感受系統(tǒng)更有效．機(jī)器人一環(huán)境交互系統(tǒng)

機(jī)器人一環(huán)境交互系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與外部環(huán)境中的設(shè)備相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)．機(jī)器人與外部設(shè)備集成為一個(gè)功能單元，如加工制造單元、焊接單元、裝配單元等

人一機(jī)交互系統(tǒng)

人一機(jī)交互系統(tǒng)是人與機(jī)器人進(jìn)行聯(lián)系和參與機(jī)器人控制的裝置：指令給定裝置和信息顯示裝置．控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指令程序以及從傳感器反饋回來(lái)的信號(hào)，支配機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)去完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)和功能．如果機(jī)器人不具備信息反饋特征，則為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)；具備信息反饋特征，則為閉環(huán)控制系統(tǒng)．根據(jù)控制原理可分為程序控制系統(tǒng)，適應(yīng)性控制系統(tǒng)和人工智能控制系統(tǒng)．根據(jù)控制運(yùn)動(dòng)的形式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制

操作機(jī)器人本體的結(jié)構(gòu)形式機(jī)器人本體執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置控制系統(tǒng)感知系統(tǒng)手部（操作器）腕部臂部腰部電驅(qū)動(dòng)裝置液壓驅(qū)動(dòng)裝置氣壓驅(qū)動(dòng)裝置處理器關(guān)節(jié)伺服控制器內(nèi)部傳感器外部傳感器

基座（固定或移動(dòng)）傳動(dòng)裝置6手部腕部小臂（上臂）大臂（下臂）腰部

基座控制柜示教盒相關(guān)術(shù)語(yǔ)及性能指標(biāo)關(guān)節(jié)（Joint）：即運(yùn)動(dòng)副，允許機(jī)器人手臂各零件之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。連桿（Link）：機(jī)器人手臂上被相鄰兩關(guān)節(jié)分開(kāi)的部分。自由度（Degreeoffreedom）：或者稱坐標(biāo)軸數(shù)，是指描述物體運(yùn)動(dòng)所需要的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)。手指的開(kāi)、合，以及手指關(guān)節(jié)的自由度一般不包括在內(nèi)。剛度（Stiffness）：機(jī)身或臂部在外力作用下抵抗變形的能力。它是用外力和在外力作用方向上的變形量（位移）之比來(lái)度量。定位精度（Positioningaccuracy）：指機(jī)器人末端參考點(diǎn)實(shí)際到達(dá)的位置與所需要到達(dá)的理想位置之間的差距。重復(fù)性（Repeatability）或重復(fù)精度：在相同的位置指令下，機(jī)器人連續(xù)重復(fù)若干次其位置的分散情況。它是衡量一列誤差值的密集程度，即重復(fù)度。oo工作空間（Workingspace）：機(jī)器人手腕參考點(diǎn)或末端操作器安裝點(diǎn)（不包括末端操作器）所能到達(dá)的所有空間區(qū)域，一般不包括末端操作器本身所能到達(dá)的區(qū)域。二、工業(yè)機(jī)器器人的機(jī)械結(jié)結(jié)構(gòu)工業(yè)機(jī)器人的的機(jī)械本體類類似于具備上上肢機(jī)能的機(jī)機(jī)械手，由由手部、腕部部、臂、機(jī)身身(有的包括括行走機(jī)構(gòu))組成。2.1機(jī)械手手的操作動(dòng)作作機(jī)械手的動(dòng)作作形態(tài)是由三三種不同的單單動(dòng)作——旋旋轉(zhuǎn)、回轉(zhuǎn)、、伸縮組合而而成的。旋轉(zhuǎn)和回轉(zhuǎn)是是指運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)是轉(zhuǎn)動(dòng)部部件的軸線和和轉(zhuǎn)動(dòng)軸同軸軸；回轉(zhuǎn)是轉(zhuǎn)動(dòng)部部件的軸線與與轉(zhuǎn)動(dòng)軸不同同軸。伸縮是指運(yùn)動(dòng)動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生直直線運(yùn)動(dòng)。2.2機(jī)械手手的坐標(biāo)形式式和自由度（1）根據(jù)單單元?jiǎng)幼鹘M合合方式的不同同，機(jī)械手的的動(dòng)作形態(tài)一一般歸納為以以下四種坐標(biāo)標(biāo)類型：①直直角坐標(biāo)型(圖7．2——2)；②圓圓柱坐標(biāo)型(圖7．2——3)；③極極坐標(biāo)型(圖圖7．2—4)；④多關(guān)關(guān)節(jié)型(圖7．2—5)。直角坐標(biāo)型機(jī)機(jī)械手可以在三個(gè)互互相垂直的方方向上作直線線伸縮運(yùn)動(dòng)，，這類機(jī)械手手各個(gè)方向的的運(yùn)動(dòng)是獨(dú)立立的，計(jì)算和和控制比較方方便，但占地地面積大，限限于特定的應(yīng)應(yīng)用場(chǎng)合圓柱坐標(biāo)型機(jī)機(jī)械手有一個(gè)圍繞基基座軸的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和兩個(gè)個(gè)在相互垂直直方向上的直直線伸縮運(yùn)動(dòng)動(dòng)。它適用于于采用油壓(或氣壓)驅(qū)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，在在操作對(duì)象位位于機(jī)器人四四周的情況下下，操作最為為方便。極坐標(biāo)型機(jī)械械手的動(dòng)作形態(tài)包包括圍繞基座座軸的旋轉(zhuǎn)，，一個(gè)回轉(zhuǎn)和和一個(gè)直線伸伸縮運(yùn)動(dòng)，其其特點(diǎn)類似于于圓柱型機(jī)械械手。多關(guān)節(jié)型機(jī)械械手最接近于人臂臂的構(gòu)造。它它主要由多個(gè)個(gè)回轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)所組成成，一般都采采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)動(dòng)機(jī)構(gòu)。運(yùn)用用不同的關(guān)節(jié)節(jié)連接方式，，可以完成各各種復(fù)雜的操操作。由于具具有占地面積積小，動(dòng)作范范圍大，空間間移動(dòng)速度快快而靈活等特特點(diǎn)，多關(guān)節(jié)節(jié)型機(jī)械手在在各種智能機(jī)機(jī)器人中被廣廣為采用。SCARA機(jī)器人關(guān)關(guān)節(jié)式式機(jī)器人2.3.機(jī)身、臂部和和手部機(jī)構(gòu)機(jī)身是直接聯(lián)聯(lián)接、支承和和傳動(dòng)手臂及及行走機(jī)構(gòu)的的部件。它是是由臂部運(yùn)動(dòng)動(dòng)(升降、平移、、回轉(zhuǎn)和俯仰仰)機(jī)構(gòu)及有關(guān)的的導(dǎo)向裝置、、支撐件等組組成。由于機(jī)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)動(dòng)型式、使用用條件、負(fù)載載能力各不相相同，所采用用的驅(qū)動(dòng)裝置置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)、導(dǎo)向裝置置也不同，致致使機(jī)身結(jié)構(gòu)構(gòu)有很大差異異。一般情況下，，實(shí)現(xiàn)臂部的的升降、回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)或或俯仰等等運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)動(dòng)裝置或傳動(dòng)動(dòng)件都安裝在在機(jī)身上。臂臂部的運(yùn)動(dòng)愈愈多，機(jī)身的的結(jié)構(gòu)和受力力愈復(fù)雜。機(jī)機(jī)身既可以是是固定式的，，也可以是行行走式的，即即在它的下部部裝有能行走走的機(jī)構(gòu)，可可沿地面或架架空軌道運(yùn)行行。１．機(jī)身結(jié)構(gòu)構(gòu)常用的機(jī)身結(jié)結(jié)構(gòu)：１）升降回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)型機(jī)身結(jié)構(gòu)構(gòu)２）俯仰型機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)３）直移型機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)４）類人機(jī)器器人機(jī)身結(jié)構(gòu)構(gòu)２．臂部結(jié)構(gòu)構(gòu)手臂部件(簡(jiǎn)稱臂部)是機(jī)器人的主主要執(zhí)行部件件，它的作用用是支撐腕部部和手部，并并帶動(dòng)它們?cè)谠诳臻g運(yùn)動(dòng)。。機(jī)器人的臂臂部主要包括括臂桿以及與與其伸縮、屈屈伸或自轉(zhuǎn)等等運(yùn)動(dòng)有關(guān)的的構(gòu)件，如傳傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、驅(qū)驅(qū)動(dòng)裝置、導(dǎo)導(dǎo)向定位裝置置、支撐聯(lián)接接和位置檢測(cè)測(cè)元件等。此此外，還有與與腕部或手臂臂的運(yùn)動(dòng)和聯(lián)聯(lián)接支撐等有有關(guān)的構(gòu)件、、配管配線等等。１）伸縮型臂臂部結(jié)構(gòu)２）轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮縮型臂部結(jié)構(gòu)構(gòu)３）驅(qū)伸型臂臂部結(jié)構(gòu)４）其他專用用的機(jī)械傳動(dòng)動(dòng)臂部結(jié)構(gòu)３．機(jī)身和臂臂部的配置形形式機(jī)身和臂部的的配置形式基基本上反映了了機(jī)器人的總總體布局。由由于機(jī)器人的的運(yùn)動(dòng)要求、、工作對(duì)象、、作業(yè)環(huán)境和和場(chǎng)地等因素素的不同，出出現(xiàn)了各種不不同的配置形形式。目前常常用的有如下下幾種形式：：（１）橫梁式式（２）立柱式式（３）機(jī)座式式（４）驅(qū)伸式式橫梁式：機(jī)身設(shè)計(jì)成橫橫梁式，用于于懸掛手臂部部件，這類機(jī)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)動(dòng)形式大多為為移動(dòng)式。它它具有占地面面積小，能有有效利用空間間，直觀等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)。橫梁可可設(shè)計(jì)成固定定的或行走的的，一般橫梁梁安裝在廠房房原有建筑的的柱梁或有關(guān)關(guān)設(shè)備上，也也可從地面架架設(shè)。立柱式：立柱式機(jī)器人人多采用回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)型、俯仰型型或屈伸型的的運(yùn)動(dòng)型式，，是一種常見(jiàn)見(jiàn)的配置形式式。一般臂部部都可在水平平面內(nèi)回轉(zhuǎn)，，具有占地面面積小而工作作范圍大的特特點(diǎn)。立柱可可固定安裝在在空地上，也也可以固定在在床身上。立立主式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，服務(wù)于于某種主機(jī)，，承擔(dān)上、下下料或轉(zhuǎn)運(yùn)等等工作。機(jī)座座式式：機(jī)身身設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)成成機(jī)屈伸伸式式：屈伸伸式式機(jī)機(jī)器器人人的的臂臂部部由4、手手腕腕結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)手腕腕是聯(lián)聯(lián)接接手手臂臂和和手手部部的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)部部件件，，它它的的主主要要作作用用是是確確定定手手部部的的作作業(yè)業(yè)方方向向。。因因此此它它具具有有獨(dú)獨(dú)立立的的自自由由度度，，以以滿滿足足機(jī)機(jī)器器人人手手部部完完成成復(fù)復(fù)雜雜的的姿姿態(tài)態(tài)。。要確確定定手手部部的的作作業(yè)業(yè)方方向向，，一一般般需需要要三三個(gè)個(gè)自自由由度度，，這這三三個(gè)個(gè)回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)方方向向?yàn)闉椋海海保┍郾坜D(zhuǎn)轉(zhuǎn)繞繞小小臂臂軸軸線線方方向向的的旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。。２））手手轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)使使手手部部繞繞自自身身的的軸軸線線方方向向旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。。３））腕腕擺擺使使手手部部相相對(duì)對(duì)于于臂臂進(jìn)進(jìn)行行擺擺動(dòng)動(dòng)。。手腕腕結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)多多為為上上述述三三個(gè)個(gè)回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)方方式式的的組組合合，，組組合合的的方方式式可可以以有有多多種種形形式式如如下下圖圖所所示示：：腕部結(jié)結(jié)構(gòu)的的設(shè)計(jì)計(jì)要滿滿足傳傳動(dòng)靈靈活、、結(jié)構(gòu)構(gòu)緊湊湊輕巧巧、避避免干干涉。。機(jī)器器人多多數(shù)將將腕部部結(jié)構(gòu)構(gòu)的驅(qū)驅(qū)動(dòng)部部分安安排在在小臂臂上。。首先先設(shè)法法使幾幾個(gè)電電動(dòng)機(jī)機(jī)的運(yùn)運(yùn)動(dòng)傳傳遞到到同軸軸旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的心心軸和和多層層套筒筒上去去。運(yùn)運(yùn)動(dòng)傳傳入腕腕部后后再分分別實(shí)實(shí)現(xiàn)各各個(gè)動(dòng)動(dòng)作。。柔順手手腕在用機(jī)機(jī)器人人進(jìn)行行精密密裝配配作業(yè)業(yè)中，，當(dāng)被被裝配配零件件的不不一致致、工工件的的定位位夾具具、機(jī)機(jī)器人人的定定位精精度不不能滿滿足裝裝配要要求時(shí)時(shí)，會(huì)會(huì)導(dǎo)致致裝配配困難難。這這就提提出了了柔順順性要要求。。柔順裝裝配技技術(shù)有有兩種種：一一種是是從檢檢測(cè)、、控制制的角角度，，采取取各種種不同同的搜搜索方方法，，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)邊校校正邊邊裝配配。一種是是從機(jī)機(jī)械結(jié)結(jié)構(gòu)的的角度度在手手腕部部配置置一個(gè)個(gè)柔順順環(huán)節(jié)節(jié)，以以滿足足柔順順裝配配的要要求。。5、手部部機(jī)構(gòu)構(gòu)機(jī)器人人的手手部是是是最最重要要的執(zhí)執(zhí)行機(jī)機(jī)構(gòu)。。機(jī)器人人手部部是機(jī)機(jī)器人人為了了進(jìn)行行作業(yè)業(yè)，在在手腕腕上配配置的的操作作機(jī)構(gòu)構(gòu)。因因此有有時(shí)也也稱為為末端端操作作器。。由于機(jī)機(jī)器人人作業(yè)業(yè)內(nèi)容容的差差異（（如搬搬運(yùn)、、裝配配、焊焊接、、噴涂涂等））和作作業(yè)對(duì)對(duì)象的的不同同（如如軸類類、板板類、、箱類類、包包類物物體等等），，手手部部的形形式多多樣。。綜合考考慮手手部的的用途途、功功能和和結(jié)構(gòu)構(gòu)持點(diǎn)點(diǎn)，大大致可可分成成以下下幾類類：1．卡爪爪式夾夾持器器；2．吸附式式取料手手；3．專用操操作器及及換接器器4．仿生多多指靈巧巧手。34卡爪式夾夾持器通常有兩兩個(gè)夾爪爪，分為為回轉(zhuǎn)型型和平移移型兩種種類型。?？ㄗκ綂A夾持器幾種彈力力抓手1）彈力夾夾持器352）回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)型夾持持器開(kāi)合占用用空間較小夾持中心心變化363）平移型型夾持器器開(kāi)合占用用空間較大夾持中心心保持不變1.滑槽杠桿桿式手部部2.齒輪齒條式手部3.滑塊杠桿式手部4.斜楔杠桿式5.移動(dòng)型連桿式手部6.齒輪齒條式手部7.內(nèi)漲斜塊式手部8.連桿杠桿式手部手指類型型：41吸式取料料手是目目前應(yīng)用用較多的的一種執(zhí)執(zhí)行器，，特別是是用于搬搬運(yùn)機(jī)器器人。該該類執(zhí)行行器可分分氣吸和和磁吸兩兩類。吸附式取取料手氣吸附取取料手是是利用吸吸盤內(nèi)氣氣壓與大大氣壓之之間的壓壓力差而而工作的。具具有結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單，，重量輕輕，吸附附力分布布均勻等等優(yōu)點(diǎn)。。按形成壓壓力的方方法，可可分成真真空氣吸吸、氣流流負(fù)壓氣氣吸、擠擠壓排氣氣負(fù)壓1）氣吸附附取料手手氣流負(fù)壓壓氣吸盤盤擠壓排氣氣吸盤真空氣吸吸盤422）磁吸附附取料手手43專用操作作器及換換接器44人手是最最靈巧的的夾持器器，如果果模擬人人手結(jié)構(gòu)構(gòu)，就能能制造出出結(jié)構(gòu)最最優(yōu)的夾夾持器。。但由于于人手自自由度較較多（20個(gè)），驅(qū)驅(qū)動(dòng)和控控制都十十分復(fù)雜雜，迄今今為止，，只是制制造出了了一些原原理樣機(jī)機(jī)，離工工業(yè)應(yīng)用用還有一一定的差差距。仿生多指指靈巧手手UTACH／MIT多指手三指手雙拇指手45最小的三三指手BH—II三指手四指靈巧巧手靈巧的雙雙手DLR多指手哈工大多多指手46手指關(guān)節(jié)節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)手指主要要用于抓抓握動(dòng)作作，要求求動(dòng)作靈靈活，剛剛度好，，具有較較大的抓抓握力。。就其手手的結(jié)構(gòu)構(gòu)而言，，傳動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)有三三種方式式：1)腱傳動(dòng)，，特點(diǎn)是是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，節(jié)節(jié)省空間間，具有有很高的的抗拉強(qiáng)強(qiáng)度和很很輕的重重量，但但剛性差差，較大大的彈性性，不利利于控制制。MIT手、JPL手和DLR-I手都是這這種方式式。2)齒輪傳動(dòng)，特特點(diǎn)是傳動(dòng)比比可靠，但是是摩擦較大，，有回程間隙隙，占用空間間大。3)連桿傳動(dòng)，剛剛度好，加工工制造比較簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，高精度度，能較好的的實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律和運(yùn)運(yùn)動(dòng)軌跡的要要求。但是設(shè)設(shè)計(jì)復(fù)雜，不不能精確地滿滿足各種運(yùn)動(dòng)動(dòng)規(guī)律的要求求。典型的如如Belgrade手，NASA手等。4）欠驅(qū)動(dòng)手指指關(guān)節(jié)1）車輪型5、移動(dòng)機(jī)器人人兩輪型三輪型四輪型2）履帶式式救援機(jī)器人3）步行式（足式行走））履帶式行走機(jī)機(jī)構(gòu)雖然可在高低低不平的地面面上運(yùn)動(dòng)，但但它的適應(yīng)性性不夠，行走走時(shí)候晃動(dòng)太太大，在軟地地面上行駛運(yùn)運(yùn)動(dòng)效率低。。根據(jù)調(diào)查，，在地球上近近一半的地面面不適合于傳傳統(tǒng)的輪式或或履帶式車輛輛行走。但是是一般多足動(dòng)動(dòng)物卻能在這這些地方行動(dòng)動(dòng)自如，顯然然足式與輪式式和履帶式行行走方式相比比具有獨(dú)特的的優(yōu)勢(shì)。足式行走對(duì)崎嶇路面具具有很好的適適應(yīng)能力一，，足式運(yùn)動(dòng)方方式的立足點(diǎn)點(diǎn)是離散的點(diǎn)點(diǎn)，可以在可可能到達(dá)的地地面上選擇最最優(yōu)的支撐點(diǎn)點(diǎn)，而輪式和和履帶行走工工具必須面臨臨最壞的地形形上的幾乎所所有點(diǎn)；足式式運(yùn)動(dòng)方式還還具有主動(dòng)隔隔振能力，盡盡管地面高低低不平，機(jī)身身的運(yùn)動(dòng)仍然然可以相當(dāng)平平穩(wěn)；足式行行走在不平地地面和松軟地地面上的運(yùn)動(dòng)動(dòng)速度較高，，能耗較少。。（１）足的數(shù)數(shù)目現(xiàn)有的步行機(jī)機(jī)器人的足數(shù)數(shù)分別為單足足、雙足、三三足、四足、、六足、八足足甚至更多。。足的數(shù)目多多，適合于重重載和慢速運(yùn)運(yùn)動(dòng)。雙足和和四足具有最最好的適應(yīng)性性和靈活性，，也最接近人人類和動(dòng)物。。下頁(yè)圖顯示了單足、、雙足、三足足、四足和六六足行走結(jié)構(gòu)構(gòu)。（２）足的配配置足的配置指足足相對(duì)于機(jī)體體的位置和方方位的安排，，這個(gè)問(wèn)題對(duì)對(duì)于多于兩足足時(shí)尤為重要要。就二足而而言，足的配配置或者是一一左一右，或或者是一前一一后。后一種種配置因容易易引起腿間的的干涉而實(shí)際際上很少用到到。幾何構(gòu)型彎曲方向（３）足式行行走機(jī)構(gòu)的平平衡和穩(wěn)定性性靜態(tài)穩(wěn)定的多多足機(jī)其機(jī)身的穩(wěn)定定通過(guò)足夠數(shù)數(shù)量的足支撐撐來(lái)保證。在在行走過(guò)程中中，機(jī)身重心心的垂直投影影始終落在支支撐足著落地地點(diǎn)的垂直投投影所形成的的凸多邊形內(nèi)內(nèi)。這樣，即即使在運(yùn)動(dòng)中中的某一瞬時(shí)時(shí)將運(yùn)動(dòng)“凝凝固”，機(jī)體體也不會(huì)有傾傾覆的危險(xiǎn)。。這類行走機(jī)機(jī)構(gòu)的速度較較慢，它的步步態(tài)為爬行或或步行。動(dòng)態(tài)穩(wěn)定典型的例子是是踩高蹺。高高蹺與地面只只是單點(diǎn)接觸觸，兩根高蹺蹺在地面不動(dòng)動(dòng)時(shí)站穩(wěn)是非非常困難的，，要想原地停停留，必須不不斷踏步，不不能總是保持持步行中的某某種瞬間姿態(tài)態(tài)。在動(dòng)態(tài)穩(wěn)定中中，機(jī)體重心心有時(shí)不在支支撐圖形中，，利用這種重重心超出面積積外而向前產(chǎn)產(chǎn)生傾倒的分分力作為行走走的動(dòng)力并不不停地調(diào)整平平衡點(diǎn)以保證證不會(huì)跌倒。。這類機(jī)構(gòu)一一般運(yùn)動(dòng)速度度較快，消耗耗能量小。其其步態(tài)可以是是小跑和跳躍躍。4）其它移動(dòng)動(dòng)方式軍用昆蟲機(jī)器人爬纜索機(jī)器人水下6000米無(wú)纜自治機(jī)器人蛇形機(jī)器人三、機(jī)器人的的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)3.1關(guān)節(jié)直接驅(qū)動(dòng)動(dòng)方式直接驅(qū)動(dòng)方式式是驅(qū)動(dòng)器的的輸出軸和機(jī)機(jī)器人手臂的的關(guān)節(jié)軸直接接相連．間接驅(qū)動(dòng)方式式是驅(qū)動(dòng)器經(jīng)經(jīng)過(guò)減速器或或鋼絲繩、皮皮帶、平行連連桿等裝置后后與關(guān)節(jié)軸相相連(1)關(guān)節(jié)間間接驅(qū)動(dòng)方式式的缺點(diǎn)．大大部分機(jī)器人人的關(guān)節(jié)是間間接驅(qū)動(dòng)．這這種間接驅(qū)動(dòng)動(dòng)，通常其驅(qū)驅(qū)動(dòng)器的輸出出力矩大大小小于驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)節(jié)所需要的力力矩，所以必必須使用減速速器．另外，，由于手臂通通常采用懸臂臂梁結(jié)構(gòu)，所所以多自由度度機(jī)器人關(guān)節(jié)節(jié)上安裝減速速器會(huì)使手臂臂根部關(guān)節(jié)驅(qū)驅(qū)動(dòng)器的負(fù)荷荷增大目前中小型機(jī)機(jī)器人一般采采用普通的直直流伺服電機(jī)機(jī)、交流伺服服電機(jī)或步進(jìn)進(jìn)電機(jī)作為機(jī)機(jī)器人的執(zhí)行行電機(jī)．由于于電機(jī)速度較較高，所以需需配以大速比比減速裝置，，進(jìn)行間接傳傳動(dòng)．但是，，間接驅(qū)動(dòng)帶帶來(lái)了機(jī)械傳傳動(dòng)中不可避避免的誤差，，引起沖擊振振動(dòng)，影響機(jī)機(jī)器人系統(tǒng)的的可靠性，并并且增加關(guān)節(jié)節(jié)重量和尺寸寸(2)關(guān)節(jié)直直接驅(qū)動(dòng)方式式直接驅(qū)動(dòng)機(jī)器器人也叫作DD機(jī)器人(Directdriverobot)，簡(jiǎn)稱DDR．DD機(jī)器人一般指指驅(qū)動(dòng)電機(jī)通通過(guò)機(jī)械接口口直接與關(guān)節(jié)節(jié)連接．DD機(jī)器人的特點(diǎn)點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電機(jī)機(jī)和關(guān)節(jié)之間間沒(méi)有速度和和轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)換換DD機(jī)器人與間接接驅(qū)動(dòng)機(jī)器人人相比，有如如下優(yōu)點(diǎn)：①①機(jī)械傳動(dòng)精精度高．②振振動(dòng)小，結(jié)構(gòu)構(gòu)剛度好．③③機(jī)械傳動(dòng)損損耗小．④結(jié)結(jié)構(gòu)緊湊，可可靠性高．⑤⑤電機(jī)峰值值轉(zhuǎn)矩大，電電氣時(shí)間常數(shù)數(shù)小，短時(shí)間間內(nèi)可以產(chǎn)生生很大轉(zhuǎn)矩，，響應(yīng)速度快快，調(diào)速范圍圍寬．⑥控制制性能較好．．日本、美國(guó)等等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)發(fā)發(fā)出性能優(yōu)異異的DD機(jī)器人．美國(guó)國(guó)Adept公司研制出帶帶有視覺(jué)功能能的四自由度度平面關(guān)節(jié)型型DD機(jī)器人．日本本大日機(jī)工公公司研制成功功了五自由度度關(guān)節(jié)型DD一600V機(jī)器人．其性性能指標(biāo)為：：最大工作范范圍1．2m，可搬重量5kg，最大運(yùn)動(dòng)速度度8．2m／s，重復(fù)定位精度度0．05mmDD機(jī)器人目前主主要存在的問(wèn)問(wèn)題①載荷荷變化、耦合合轉(zhuǎn)矩及非線線性轉(zhuǎn)矩對(duì)驅(qū)驅(qū)動(dòng)及控制影影響顯著，使使控制系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)困難和復(fù)復(fù)雜雜．②對(duì)位置置、速度的傳傳感元件提出出了相當(dāng)高的的要求③需開(kāi)發(fā)小型實(shí)實(shí)用的DD電機(jī)．④電電機(jī)成本高3.2驅(qū)動(dòng)元件(1)液液(氣)壓驅(qū)驅(qū)動(dòng)液(氣)壓缸缸液(氣)壓馬馬達(dá)(2)步進(jìn)電電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)在小的機(jī)器人人上，有時(shí)也也用步進(jìn)電機(jī)機(jī)作為主驅(qū)動(dòng)動(dòng)電機(jī)?？梢砸杂镁幋a器或或電位器提供供精確的位置置反饋，所以以步進(jìn)電機(jī)也也可用于閉環(huán)環(huán)控制步進(jìn)電機(jī)是通通過(guò)脈沖電流流實(shí)現(xiàn)步進(jìn)的的，因此每給給一個(gè)脈沖轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)動(dòng)一一個(gè)步距。在精度要求求不高的情況況下，沒(méi)有必必要加入位置置反饋(3)直流流電動(dòng)機(jī)驅(qū)驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)機(jī)與步進(jìn)電電動(dòng)機(jī)是工工業(yè)機(jī)器人人中應(yīng)用最最廣泛的兩兩種電動(dòng)機(jī)機(jī)，但兩者者的動(dòng)作方方式有本質(zhì)質(zhì)上的區(qū)別別。直流電電動(dòng)機(jī)是連連續(xù)旋轉(zhuǎn)，，運(yùn)動(dòng)連續(xù)續(xù)且平滑，，且本身沒(méi)沒(méi)有位置控控制能力要實(shí)現(xiàn)精確確的位置控控制，必須須加入某種種形式的位位置反饋，，構(gòu)成閉環(huán)環(huán)伺服系統(tǒng)統(tǒng)；有時(shí)，，機(jī)器人的的運(yùn)動(dòng)還有有速度要求求，所以還還要加入速速度反饋。。一般直流電電動(dòng)機(jī)和位位置反饋、、速度反饋饋形成一個(gè)個(gè)整體，即即通常所說(shuō)說(shuō)的直流伺伺服電機(jī)。由于采用用閉環(huán)伺服服控制，所所以能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)平滑的控控制和產(chǎn)生生大的力矩矩當(dāng)今大部分分機(jī)器人都都采用直流流伺服電機(jī)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)器器人的各個(gè)個(gè)關(guān)節(jié),但但