机械手自由度

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机械手自由度,是指传送机构机械手的运动灵活性。
中文名
机械手自由度
定    义
传送机构的运动
单手部自由度
磁吸式,气吸式等
单手腕自由度
摆动型,回转型等
单手臂自由度
伸缩型臂,回转型臂等
自由度
6个左右

机械手自由度概述

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通常把传送机构的运动称为传送机构的自由度。人从手指到肩部共有27个自由度。而如将机械手的手臂也制成这样多的自由度,既困难又不必要。从力学的角度分析,物件在空间只有6个自由度。因此为抓取和传送在空间不同位置和方位物件,传送机构也应具有6个自由度。常用的机械手传送机构的自由度还多为少于6个的。一般的专用机械手只有2~4个自由度,而通用机械手则多数为3~6个自由度(这里所说的自由度数目,均不包括手指的抓取动作)[1] 
机械手的每一个自由度是由其操作机的独立驱动关节来实现的。所以在应用中,关节和自由度在表达机械手的运动灵活性方面是意义相通的。又由于关节在实际构造上是由回转或移动的轴来完成的,所以又习惯称之为轴。因此,就有了6自由度、6关节或6轴机械手的命名方法。它们都说明这一机械手的操作有6个独立驱动的关节结构,能在其工作空间中实现抓取物件的任意位置和姿态。

机械手自由度构成与工作范围

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机械手的自由度的构成如下所示:[2] 
机械手自由度
单手部自由度
无自由度手
气吸式
磁吸式
一自由度手
平移式指
回转式指
二自由度手
双动平移式指
双动回转式指
多自由度手
多关节式指
多指式
单手腕自由度
一自由度腕
摆动型
回转型
二自由度腕
摆动、回转型
回转摆动型
多自由度腕
回转二摆型
特殊型
单手臂自由度
一自由度臂
伸缩型臂
回转型臂
二自由度臂
二直动型(平面直角坐标式)
直移回转型(球坐标式)
直移摆动型(圆柱坐标式)
回转、摆动型(球坐标式)
三自由度臂
三直移型(直角坐标式)
一直移、回转、摆动型(球坐标式)
二直移、回转型(圆柱坐标式)
多自由度臂
二直移回转、摆动型(球坐标式)
多关节式
机身自由度
无自由度机身
立柱式
框架式
一自由度机身
直移式
回转式
二自由度机身
直移回转式
三自由度机身
直移、回转、摆动式
行走机构自由度
一自由度行走机构
直移型
二自由度行走机构
二直移型
多自由度行走机构
多关节式行走机构

  
一自由度关部
移动型
关部自由度
摆动型
二自由度头部
回转摆动型
自由度是指机械手各运动部件在三维空间坐标轴上所具有的独立运动数。
1、一个自由度
(1)一个直线运动,构成直线。
(2)一个旋转运动,构成曲线。
2、两个自由度
(1)两个直线运动,构成平面。
(2)一个直线运动加一个在直线运动所在平面内的旋转运动,构成平面。
(3)一个直线运动加一个不在直线运动所在平面内的旋转运动,构成圆柱曲面。
3、三个自由度
(1)三个直线运动,构成立方体。
(2)两个直线运动和一个旋转运动,构成圆柱体。
(3)一个直线运动和两个旋转运动构成球体。
(4)三个旋转运动,构成球体。
要达到空间任意一点,原则上需要3个运动轴,而把一件工具送到相对于工件的一定位置时又需要3个运动轴。因此,一台通用机械手能够达到空间的任意点,并将工具送到相对于工件的任意位置,最低限度需要6个运动轴。其中位置自由度3个,姿势自由度3个。
参考资料
词条标签:
科技术语 科学