运动体--机械结构与运动控制原理分析

引言

机械的结构分析-零件、构件、运动副、运动链和机构(构型).

 

运动体概述

机器组成，按照作用分为：动力系统、传动系统、执行系统、辅助+控制系统。

例如：人体

• 运动(动力)： 骨骼肌
• 支撑(杠杆/枢纽)： 骨、关节
• 保护(定位)： 股性或肌性标志

例如：工业机械手
主要由执行机构、驱动机构、控制系统 和机座等四部分组成

第一章 机械结构

1、机械的组成：完整的机械系统由原动机、传动装置、工作机、和控制系统四大基本组成部分 ；

2、机械结构组成层次：零件→构件→机构→机器；

1. 零件：加工的单元体；
2. 构件：运动的单元体；
3. 机构：具有确定相对运动的构件组合体。

零件是机器的制造单元体; 最小的制造单元。例：齿轮、螺栓、螺母等。
构件是机器的运动单元体; 独立运动的单元。例：连杆、曲柄、底座等。
机构具有固定构件的运动链；存在固定构件的运动链单元。包括：固定件、原动件、从动件。
部件是机器的装配单元体。 最小的装配单元。例：变速箱、发动机、自行车脚踏板等

• 从制造的角度而言，机器是经过有限个机械零件装配而成的；
• 从运动的角度而言，机器是由若干个相对运动的构件组成的；
• 从结构的角度而言，机器是由机构组成，机构是由相对运动的构件组成的。

由一个以上零件连接在一起构成的刚性结构称为构件，构件可以由一个零件组成,也可以由几个零件组成，例如连杆是一个构件，也是一个零件。
在运动链中，若将其中的一个构件取为机架并加以固定，该运动链变为机构。常见的机构：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、棘轮机构、槽轮机构、螺旋机构、摩擦传动机构。

完成一定功能的机械零件，在规定的条件下、规定的时间内，不能正常工作称为失效。

第二章 运动控制

首先，运动链 (Kinematic Chain)是机械工程、机器人学和生物力学领域的核心概念，用于描述刚性构件通过运动副相互连接形成的运动系统。

机械的结构分析要素 包括，-零件、构件、运动副、运动链和机构.

运动链是指两个或两个以上的构件通过运动副联接构成的相对可动系统，分为闭链和开链两种类型。

• 闭链由首尾封闭的构件组成，每个构件至少包含两个运动副元素，是构成机械机构的基础；
• 开链则存在未封闭的构件，常见于机械手和工业机器人等串联装置。

机械手臂的构型决定了它能做什么动作、适合什么工序，是选型前必须建立的第一个认知维度。
机械手臂构型指机械臂运动链的拓扑形式，包括关节数量、关节布置方式和自由度组合，
常见类型有XYZ直角坐标、六轴串联、SCARA、Delta 并联和七轴冗余等。
同为"机械臂"，不同构型的能力边界可能完全不重叠。

XYZ结构

广泛的应用于CNC雕刻机/激光雕刻机/切割机/绘图机器人/3D打印机等

CoreXY结构

与传统XYZ结构不同，CoreXY 是一种仅使用一根同步带就可以控制末端在XY两个方向运动的结构

SCARA结构

关节臂形的结构， 统称为SCARA结构