五种工业机器人的简单剖析

1、直角坐标型工业机器人

手部空间的位置变化是通过沿着三个相互垂直的轴线移动来实现，常用于生产设备的上下料和高精度的装配和检测作业。一般直角坐标型工业机器人的手臂可以垂直上下移动（Z轴方向），并可以沿着滑架和横梁上的导轨进行水平二维平面的移动（X、Y方向）。显然直角坐标型工业机器人有三个移动关节，即3个自由度。

优点：

·结构简单；

·编程容易，在X、Y、Z三个方向的运

动没有耦合，便于控制系统的设计；

·直线运动速度快，定位精度高，蔽障性能较好；

缺点和问题：

·动作范围小，灵活性较差；

·导轨结构较复杂，维护比较困难，导轨暴露面大，不如转动关节密封性好；

·结构尺寸较大，占地面积较大；

·移动部分惯量较大，增加了对驱动性能的要求；

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2、圆柱坐标型工业机器人

圆柱坐标型工业机器人结构示意图如图所示，有两个移动关节和一个转动关节，末端操作器的安装轴线的位姿由（z，r，θ）坐标予以表示，其主体具有3个自由度：腰部转动、升降运动、手臂伸缩运动。

优点：

·控制精度较高，控制较简单，结构紧凑；

·对比直角坐标形式，在垂直和经向的两个往复运动可以采用伸缩套简式结构，在腰部转动时可以把手臂缩回，从而减少转动惯量，改善了力学负载。

·空间尺寸较小，工作范围较大，末端操作器可获得较高的运动速度。

缺点和问题：

·由于机身结构的原因，手臂不能到达底部，末端操作器离z轴愈远，减小了机器人的工作范围，其切向线位移的分辨精度就愈低。

3、球坐标型工业机器人

球坐标型工业机器人有两个转动关节和一个移动关节，末端操作器的安装轴线的位姿由（θ，φ，r）坐标予以表示。机械手能够里外伸缩移动，在垂直平面内摆动已经绕底座在水平面内移动，因为这种机器人的工作空间形成球面的一部分。

特点：

·占地面积小，结构紧凑，位置精度尚可；

·蔽障性能较差，存在平衡问题；

4、关节坐标型工业机器人

主要由底座、大臂和小臂组成。大臂和小臂间的转动关节称为肘关节，大臂和底座间的转动关节称为肩关节。底座可以绕垂直轴线转动，称为腰关节。它是一种广泛应用的拟人化机器人。

优点：

·结构紧凑，占地面积小；

·灵活性好，手部到达位置好，具有较好

的蔽障性能；

·没有移动关节，关节密封性能好，摩擦

小，惯量小；

·关节驱动力小，能耗较低；

缺点和问题：

·运动过程中存在平衡问题，控制存在耦合；

·当大臂和小臂舒展开时，机器人结构刚度较好。

5、并联型工业机器人

并联型机构，是动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，机构具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。