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第十三章 工业机器人机构学
提 要
介绍了工业机器人的组成原理、分类与工作性能特点。
研究了坐标变换与空间物体的位姿与位移的齐次坐标表达；研究了已知各个关节的相对运动时，如何确定工业机器人末端操作器的位姿；研究了已知目标对象的位姿时，如何确定工业机器人各个关节的相对运动量。
13.1 概述
工业机器人是用来搬运材料、零件与工具，进行焊接与喷涂的可再编程的多功能机械手，通过调用不同的程序来完成预设的多种工作任务。
13.2 工业机器人的组成
工业机器人由三大部分六个子系统组成。三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。六个系统是驱动系统、机构与结构系统、感觉系统、机器人与环境交互系统、人机交互系统和控制系统。
1. 机器人的机构与结构系统
工业机器人的机械部分由三部分组成，即机身、手臂和末端操作器。机身可以是固定的，也可以是移动的。手臂进一步划分为上臂和下臂，上臂与机身形成肩关节，上臂与下臂形成肘关节，下臂与末端操作器形成碗关节，如图13.3所示。
2. 机器人手部的机构与结构系统 1) 具有一个相对自由度的末端操作器
2) 具有多个自由度的末端操作器
13.3 工业机器人的分类与性能
1) 直角坐标型
直角坐标型操作机如图13.6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。 该种型式的工业机器人，定位精度较高，空间轨迹规划与求解相对较容易，计算机控制相对较简单。它的不足是空间尺寸较大，运动的灵活性相对较差，运动的速度相对较低。