物體在空間具有六個(gè)自由度,即沿x、y、z三個(gè)直角坐標(biāo)軸方向的移動(dòng)自由度和繞這三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度 。因此,要完全確定物體的位置,就必須清楚這六個(gè)自由度。
六自由度機(jī)械臂原理
任何一個(gè)沒(méi)有受約束的物體,在空間均具有6個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)。
以如圖所示的長(zhǎng)方形為例,它在直角坐標(biāo)系oxyz中可以有3個(gè)平移運(yùn)動(dòng)和3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)。3個(gè)平移運(yùn)動(dòng)分別是沿x,y,z軸的平移運(yùn)動(dòng),3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)分別是繞x,y,z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。習(xí)慣上把上述6個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)稱做6個(gè)自由度。
如果采取一定的約束措施,消除物體的6個(gè)自由度,則物體被完全定位。如上圖所示,采用6個(gè)按一定規(guī)則設(shè)置的支撐點(diǎn),約束物體6個(gè)自由度的原理稱為六點(diǎn)定位原理。
六自由度機(jī)械臂是一種多功能的機(jī)械設(shè)備,它能夠在一個(gè)平面上進(jìn)行六個(gè)方向的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。具體來(lái)說(shuō),六自由度機(jī)械臂可以在以下幾個(gè)方向上運(yùn)動(dòng):
- 上下運(yùn)動(dòng)(沿著Z軸):機(jī)械臂可以從地面垂直提起,也可以將其放下至地面。
- 前后運(yùn)動(dòng)(沿著Y軸):機(jī)械臂可以在水平面內(nèi)前后移動(dòng)。
- 左右運(yùn)動(dòng)(沿著X軸):機(jī)械臂可以在水平面內(nèi)左右移動(dòng)。
- 繞X軸旋轉(zhuǎn):機(jī)械臂可以在自身縱軸上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
- 繞Y軸旋轉(zhuǎn):機(jī)械臂可以在自身橫軸上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
- 繞Z軸旋轉(zhuǎn):機(jī)械臂可以在自身豎直軸上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)這些運(yùn)動(dòng),六自由度機(jī)械臂通常包括多個(gè)獨(dú)立的關(guān)節(jié),每個(gè)關(guān)節(jié)都由電機(jī)和傳動(dòng)裝置控制,能夠精確地控制速度和力量。此外,機(jī)械臂的控制方式主要有開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種。開(kāi)環(huán)控制是通過(guò)預(yù)設(shè)的軌跡和速度來(lái)進(jìn)行控制的,而閉環(huán)控制則是通過(guò)傳感器獲取機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)反饋,然后通過(guò)控制器進(jìn)行計(jì)算和調(diào)整,以達(dá)到精確控制的目的。