它由驱动装置、传动装置、传动机构、位置检测元件、传感器、电缆及管路等组成。它一方面支承机器人的机身、臂部和手部,另一方面还根据工作任务的要求,带动机器人实现在更广阔的空间内的运动。
以下分别介绍各行走机构的特点。
(1)车轮式行走机构
车轮式行走机构具有移动平稳、能耗小以及容易控制移动速度和方向等优点,因此得到了普遍的应用,但这些优点只有在平坦的地面上才能发挥出来。目前应用的车轮式行走机构主要为三轮式或四轮式。
三轮式行走机构具有***基本的稳定性,其主要问题是如何实现移动方向的控制。典型车轮的配置方法是一个前轮、两个后轮,前轮作为操纵舵,用来改变方向,后轮用来驱动;另一种是用后两轮独立驱动,另一个轮仅起支承作用,并靠两轮的转速差或转向来改变移动方向,从而实现整体灵活的、小范围的移动。不过,要做较长距离的直线移动时,两驱动轮的直径差会影响前进的方向。
在四轮式行走机构中,自位轮可沿其回转轴回转,直至转到要求的方向上为止,这期间驱动轮产生滑动,因而很难求出正确的移动量。另外,用转向机构改变运动方向时,在静止状态下行走机构会产生很大的阻力。
(2)履带式行走机构
履带式行走机构的特点很突出,采用该类行走机构的机器人可以在凸凹不平的地面上行走,也可以跨越障碍物、爬不太高的台阶等。一般类似于坦克的履带式机器人,由于没有自位轮和转向机构,要转弯时只能靠左、右两个履带的速度差,所以不仅在横向,而且在前进方向上也会产生滑动,转弯阻力大,不能准确地确定回转半径。
图 3-33a 所示是主体前、后装有转向器的履带式机器人,它没有上述的缺点,可以上、下台阶。它具有提起机构,该机构可以使转向器绕着图中的A-A轴旋转,这使得机器人上、下台阶非常顺利,能实现诸如用折叠方式向高处伸臂、在斜面上保持主体水平等。
图 3-33b 所示机器人的履带形状可为适应台阶形状而改变,也比一般履带式机器人的动作更为自如。
(3)步行式行走机构
类似于动物那样,利用脚部关节机构、用步行方式实现移动的机构,称为步行式行走机构,简称步行机构。采用步行机构的步行机器人,能够在凸凹不平的地上行走、跨越沟壑,还可以上、下台阶,因而具有广泛的适应性。但控制上有相当的难度,完全实现上述要求的实际例子很少。步行机构有两足、三足、四足、六足、八足等形式,其中两足步行机构具有***好的适应性,也***接近人类,故又称为类人双足行走机构,如图 3-34 所示。
(4)其他行走机构
为了达到特殊的目的,人们还研制了各种各样的移动机器人行走机构。图 3-35 所示为爬壁机器人的行走机构示意图。图 3-35a 所示为吸盘式行走机构,其用吸盘交互地吸附在壁面上来移动。图 3-35b 所示机构的滚子是磁铁,当然壁面是磁性体才适用。图 3-36 所示是车轮和脚并用的机器人,脚端装有球形转动体。除了普通行走之外,该机器人还可以在管内把脚向上方伸,用管断面上的三个点支承来移动,也可以骑在管子上沿轴向或圆周方向移动。其他行走机构还有次摆线机构推进移动车,用辐条突出的三轮车登台阶的轮椅机构,用压电晶体、形状记忆合金驱动的移动机构等。
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