3.2手腕.ppt

文档介绍：手腕
张建瓴
主要内容
手腕的作用
手腕的运动
手腕的评价指标
手腕结构的设计要求
手腕的类型
单自由度手腕
2自由度手腕
3自由度手腕
直接驱动手腕
远距离传动手腕
柔顺手腕
典型机器人手腕结构
手腕
是臂部和手部的连接件,起支承手部和改变手部姿态的作用。
为了使手部能处于空间任意方向,要求腕部能实现对空间三个坐标轴X、Y、Z的旋转运动。这便是腕部运动的三个自由度,分别称为回转R(Roll)、俯仰P(Pitch)和偏转Y(Yaw)。
并不是所有的手腕都必须具备三个自由度,而是根据实际使用的工作性能要求来确定。
手腕的作用
手腕是小臂(上臂)和末端执行器(手爪)之间的联接件。其功用是利用自身的活动度确定被末端执行器夹持物体的空间姿态,也可以说是确定末端执行器的姿态。故手腕也称作机器人的姿态机构。
对一般商用机器人,末杆(即与末端执行器相联接的杆)都有独立驱动的自转功能,若该杆再能在空间取任意方位,那么与之相联的末端执行器就可在空间取任意姿态,即达到完全灵活的境地。
手腕的作用
末杆姿态示意图
1-大臂;2-小臂;3-末杆(Ln)
对于任一杆件的姿态(即方向),可用两个方位角确定,如图所示。
图中,末杆Ln的图示姿态可以看作是由处于x'0方向的原始位置先绕z'0在x'0o'0y'0平面内转α角,然后在ao'0与z'0组成的垂直平面内再向上转β角得到的。可见是由α、β两角决定了末杆的方向(姿态)。
手腕的作用
腕部影响手部的姿态(方位)
手腕的作用
臂部确定手部的位置
手腕的运动
(1)手腕旋转(回转)
(2)手腕弯曲(俯仰)
(3)手腕侧摆(偏转)
手腕的运动
手腕自由度图例:
腕部坐标系
手腕的偏转
手腕的俯仰
手腕的回转
腕结构的评价指标
理论上,如果 00≤α≤3600,00≤β≤3600,则Ln在空间可取任意方向。如果Ln的自转角γ(即θn)也满足00≤γ≤3600,我们就说该操作机具有最大的灵活度,即可自任意方向抓取物体并可把抓取的物体在空间摆成任意姿态。
定义组合灵活度(dex)为:
上式取“加”的形式,但一般不进行加法运算,因为分开更能表示机构的特点。
末杆姿态示意图
1-大臂;2-小臂;3-末杆(Ln)