機械臂是多輸入多輸出、高精度、高度非線性的復雜機電系統。其主要性能指標包括:自由度數量、最大臂展、工作空間、負載自重比等。

機械臂起初應用于工業機器人,走過了從第一代示教機械臂、第二代感知機械臂到第三代智能機械臂的發展歷程。


(1)第一代機械臂,即示教機械臂,這類機械臂以示教/再現的方式(Teaching/Playback)的進行工作。這種工作方式只能按照事先示教的位置和姿態進行重復的動作,而對周圍環境無感覺的功能,其應用范圍受到一定的限制。


(2)第二代機械臂,即感知機械臂,這類機械臂具有如視覺、力覺、觸覺等外部感覺功能的機械臂。這種機械臂由于具有外部的感覺功能,因此可以根據外界的情況修改自身的動作,從而完成較為復雜的作業。


(3)第三代機械臂,即智能機械臂,這類機械臂除了具有外部感覺功能外,還具有規劃和決策的功能。從而可以適應因為環境的變化而自主進行的工作。智能機械臂目前還處于研究階段,距離實際應用還有一段距離。


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機械臂的分類方法很多,主要包括:


(1)按用途分為:工業機械臂、服務機械臂、空間機械臂、醫療機械臂等;


(2)按尺寸分為:小型機械臂、中型機械臂、大型機械臂;


(3)按自由度數分為:兩自由度機械臂、三自由度機械臂、四自由度機械臂、五自由度機械臂、六自由度機械臂、七自由度機械臂等;


(4)按關節連接方式分為:串聯機械臂、并聯機械臂、混聯機械臂;


(5)按坐標形式劃分:直角坐標機械臂、圓柱坐標機械臂、球面坐標機械臂、關節坐標機械臂(水平關節式、垂直關節式)、混合坐標機械臂等。


    其中,關節型機械臂是常用的一種機械臂類型,其特點是結構緊湊、空間占用小、工作空間較大、通用性強,還能繞過基座周圍的一些障礙物。工業機器人搭載的關節型機械臂通常是具有3~7個自由度的輕量型機械臂,在人機協作等場景還需要機械臂具有力/力矩檢測能力,以確保人機協作的安全性。


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