【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