【机器人】机械臂:精度、重复精度、控制器分辨率、手腕、末端执行器

1.2 机械臂作为一种机械装置

1.2.2 机器人系统

机械臂、外部动力源、手臂末端感工具、外部和内部传感器、计算机接口、控制计算机以及编程软件。

1.2.3 精度和重复精度

精度:机械臂能以何种接近程度到达工作空间内给定点;

重复精度:机械臂能以何种接近程度返回之前示教点。

测量定位误差的主要方法:使用位于关节部位的编码器。

(安装在用来驱动关节的电机轴上或者关节自身上)

【通常不会对末端执行器的位置和姿态进行直接测量,而是基于机械臂的几何结构和刚体假设,根据测量的关节位置来计算末端执行器位置。】

测量定位误差的可能影响因素:

  • 计算误差
  • 机械臂制造过程中的加工精度
  • 机械连杆在重力或负载作用下的柔性变形
  • 齿轮间隙
  • 其他多种静态和动态因素(例如 摩擦力等)

以上也是为什么机器人通常要采用极高刚度设计的原因。
如果没有极高刚度,机器人精度的提高只能依赖于对末端执行器的直接测量,例如采用计算机技术。

控制器的分辨率:控制器可检测到的最小运动增量。

控制器的分辨率=运动总距离/2^n,n:编码器的精度位数

平动关节的分辨率通常高于转动关节:

因为直线轴末端两点间扫过的距离小于转动连杆扫过的弧线段长度。

所以,使用转动关节设计能增加灵活性并使得结构变得紧凑。

同时,转动关节机械臂能够更好地躲避障碍物。

1.2.4 手腕和末端执行器

手腕:机械臂与末端执行器之间的运动链中的关节,如:球形手腕。

机器人的手臂和手腕组件主要用于定位:

  • 手
  • 末端执行器(设计为专用的或可根据任务快速更换的)
  • 末端执行器携带的工具
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