1、直角坐標(biāo):
手部空間的位置變化是通過沿著三個相互垂直的軸線移動來實現(xiàn),常用于生產(chǎn)設(shè)備的上下料和高精度的裝配和檢測作業(yè)。一般直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人的手臂可以垂直上下移動(Z軸方向),并可以沿著滑架和橫梁上的導(dǎo)軌進(jìn)行水平二維平面的移動(X、Y方向),顯然直角坐標(biāo)機(jī)器人有三個移動關(guān)節(jié),即3個自由度。
優(yōu)點:1、結(jié)構(gòu)簡單;2、編程容易,在X、Y、Z三個方向的運(yùn)動沒有耦合,便于控制系統(tǒng)的設(shè)計;3、直線運(yùn)動速度快,定位精度高,蔽障性能較好。
缺點:1、動作范圍小,靈活性較差;2、導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,維護(hù)比較困難,導(dǎo)軌暴露面大,不如轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)密封性好;3、結(jié)構(gòu)尺寸較大,占地面積較大;4、移動部分慣量較大,增加了對驅(qū)動性能的要求。
2、圓柱坐標(biāo):
有兩個移動關(guān)節(jié)和一個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié),末端操作器的安裝軸線的位姿由(z,r,θ)坐標(biāo)予以表示,其主體具有3個自由度:腰部轉(zhuǎn)動、升降運(yùn)動、手臂伸縮運(yùn)動。
優(yōu)點:1、控制精度較高、簡單、結(jié)構(gòu)緊湊;2、對比直角坐標(biāo)形式,在垂直和徑向的兩個往復(fù)運(yùn)動可以采用伸縮套簡式結(jié)構(gòu),在腰部轉(zhuǎn)動時可以把手臂縮回,從而減少轉(zhuǎn)動慣量,改善了力學(xué)負(fù)載;3、空間尺寸較小,工作范圍較大,末端操作器可獲得較高的運(yùn)動速度。
缺點:由于機(jī)身結(jié)構(gòu)的原因,手臂不能到達(dá)底部,末端操作器離z軸愈遠(yuǎn),減小了機(jī)器人的工作范圍,其切向線位移的分辨精度就愈低。
3、球坐標(biāo)型:
球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人有兩個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)和一個移動關(guān)節(jié),末端操作器的安裝軸線的位姿由(θ,φ,r)坐標(biāo)予以表示。機(jī)械手能夠里外伸縮移動,在垂直平面內(nèi)擺動已經(jīng)繞底座在水平面內(nèi)移動,因為這種機(jī)器人的工作空間形成球面的一部分。
優(yōu)點:1、占地面積小,結(jié)構(gòu)緊湊,位置精度尚可。
缺點:1、蔽障性能較差,存在平衡問題。
4、關(guān)節(jié)坐標(biāo)型:
主要由底座、大臂和小臂組成。大臂和小臂間的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)稱為肘關(guān)節(jié),大臂和底座間的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)稱為肩關(guān)節(jié)。底座可以繞垂直軸線轉(zhuǎn)動,稱為腰關(guān)節(jié)。它是一種廣泛應(yīng)用的擬人化機(jī)器人。
優(yōu)點:1、結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小;2、靈活性好,手部到達(dá)位置好,具有較好的蔽障性能;3、沒有移動關(guān)節(jié),關(guān)節(jié)密封性能好,摩擦小,慣量小;4、關(guān)節(jié)驅(qū)動力小,能耗較低。
缺點:1、運(yùn)動過程中存在平衡問題,控制存在耦合;2、當(dāng)大臂和小臂舒展開時,機(jī)器人結(jié)構(gòu)剛度較好。
5、并聯(lián)型:
并聯(lián)型機(jī)構(gòu)是動平臺和定平臺通過至少兩個獨立的運(yùn)動鏈相連接,機(jī)構(gòu)具有兩個或兩個以上自由度,且以并聯(lián)方式驅(qū)動的一種閉環(huán)機(jī)構(gòu)。