第3章 工業(yè)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)

1、 第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng) 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)概述工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)概述 機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)由機(jī)座、臂部、腕部、手部或末端執(zhí)行器組成，如圖機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)由機(jī)座、臂部、腕部、手部或末端執(zhí)行器組成，如圖3-3-1 1所示。機(jī)器人為了完成工作任務(wù)，必須配置操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這個(gè)操作執(zhí)行機(jī)所示。機(jī)器人為了完成工作任務(wù)，必須配置操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這個(gè)操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)相當(dāng)于人的手部，有時(shí)也稱(chēng)為手爪或末端執(zhí)行器。而連接手部和手臂的部分構(gòu)相當(dāng)于人的手部，有時(shí)也稱(chēng)為手爪或末端執(zhí)行器。而連接手部和手臂的部分相當(dāng)于人的手腕，叫做腕部，作用是改變末端執(zhí)行器的空間方向和將載荷傳遞相當(dāng)于人的手腕，

2、叫做腕部，作用是改變末端執(zhí)行器的空間方向和將載荷傳遞到臂部。到臂部。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)臂部連接機(jī)身和腕部，主要作用是改變臂部連接機(jī)身和腕部，主要作用是改變手部的空間位置，滿足機(jī)器人的作業(yè)空手部的空間位置，滿足機(jī)器人的作業(yè)空間，并將各種載荷傳遞到機(jī)身。機(jī)座是間，并將各種載荷傳遞到機(jī)身。機(jī)座是機(jī)器人的基礎(chǔ)部分，它起著支承作用，機(jī)器人的基礎(chǔ)部分，它起著支承作用，對(duì)固定式機(jī)器人，直接固定在地面基礎(chǔ)對(duì)固定式機(jī)器人，直接固定在地面基礎(chǔ)上；對(duì)移動(dòng)式機(jī)器人，則安裝在行走機(jī)上；對(duì)移動(dòng)式機(jī)器人，則安裝在行走機(jī)構(gòu)上。構(gòu)上。3 3.1 .1 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的機(jī)座的機(jī)座機(jī)器人

3、必須安裝在的基礎(chǔ)機(jī)座上。工業(yè)機(jī)器人機(jī)座有固定式和行走式兩種。機(jī)器人必須安裝在的基礎(chǔ)機(jī)座上。工業(yè)機(jī)器人機(jī)座有固定式和行走式兩種。固定式機(jī)器人的機(jī)座直接接地安裝，也可以固定在機(jī)身上；機(jī)座往往與機(jī)固定式機(jī)器人的機(jī)座直接接地安裝，也可以固定在機(jī)身上；機(jī)座往往與機(jī)身做成一體，機(jī)身與臂部相連，機(jī)身支承臂部，臂部又支承腕部和手部。身做成一體，機(jī)身與臂部相連，機(jī)身支承臂部，臂部又支承腕部和手部。機(jī)座主要有兩種類(lèi)型：機(jī)座主要有兩種類(lèi)型：1. 1.機(jī)座固定式機(jī)座固定式2.2.機(jī)座移動(dòng)式機(jī)座移動(dòng)式第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3.1 .1 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的機(jī)座的機(jī)座3.1.1 3

4、.1.1 機(jī)座固定式機(jī)座固定式固定的機(jī)座結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。固定機(jī)器人的安裝方法分為直接地面安裝、架固定的機(jī)座結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。固定機(jī)器人的安裝方法分為直接地面安裝、架臺(tái)安裝和底板安裝三種形式。臺(tái)安裝和底板安裝三種形式。1. 1. 機(jī)器人機(jī)座直接安裝在地面上時(shí)，是將底板埋入混凝土中或用地腳螺栓機(jī)器人機(jī)座直接安裝在地面上時(shí)，是將底板埋入混凝土中或用地腳螺栓固定。底板要求盡可能穩(wěn)固以經(jīng)受得住機(jī)器人手臂出來(lái)的反作用力。底板固定。底板要求盡可能穩(wěn)固以經(jīng)受得住機(jī)器人手臂出來(lái)的反作用力。底板與機(jī)器人機(jī)座用高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接。與機(jī)器人機(jī)座用高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接。2. 2. 機(jī)器人架臺(tái)安裝在地面上時(shí)，此與機(jī)器人機(jī)座直接安裝在地面

5、上的要領(lǐng)機(jī)器人架臺(tái)安裝在地面上時(shí)，此與機(jī)器人機(jī)座直接安裝在地面上的要領(lǐng)基本相同。機(jī)器人機(jī)座與臺(tái)架用高強(qiáng)度螺栓固定聯(lián)接，臺(tái)架與底板用高強(qiáng)基本相同。機(jī)器人機(jī)座與臺(tái)架用高強(qiáng)度螺栓固定聯(lián)接，臺(tái)架與底板用高強(qiáng)度螺栓固定聯(lián)接。度螺栓固定聯(lián)接。3. 3. 機(jī)器人機(jī)座用底板安裝在地面上時(shí)，用螺栓孔安裝底板在混凝土地面或機(jī)器人機(jī)座用底板安裝在地面上時(shí)，用螺栓孔安裝底板在混凝土地面或鋼板上。機(jī)器人機(jī)座與底板用高強(qiáng)度螺栓固定聯(lián)接。鋼板上。機(jī)器人機(jī)座與底板用高強(qiáng)度螺栓固定聯(lián)接。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3.1 .1 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的機(jī)座的機(jī)座3.1.2 3.1.2 機(jī)座移動(dòng)式機(jī)

6、座移動(dòng)式機(jī)座移動(dòng)式，則滿足了機(jī)器人可行走，移動(dòng)式機(jī)座即又充當(dāng)了機(jī)器人的機(jī)座移動(dòng)式，則滿足了機(jī)器人可行走，移動(dòng)式機(jī)座即又充當(dāng)了機(jī)器人的行行走機(jī)構(gòu)走機(jī)構(gòu)，它，它行走機(jī)器人的重要執(zhí)行部件，它由驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、位置行走機(jī)器人的重要執(zhí)行部件，它由驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、位置檢測(cè)元件、傳感器、電纜及管路等組成。它一方面支承機(jī)器人的機(jī)身、臂檢測(cè)元件、傳感器、電纜及管路等組成。它一方面支承機(jī)器人的機(jī)身、臂部和手部；另一方面帶動(dòng)機(jī)器人按照工作任務(wù)的要求進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人的部和手部；另一方面帶動(dòng)機(jī)器人按照工作任務(wù)的要求進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)按運(yùn)動(dòng)軌跡分為固定軌跡式行走機(jī)構(gòu)和無(wú)固定軌跡式行走機(jī)構(gòu)。行走機(jī)構(gòu)按運(yùn)動(dòng)軌

7、跡分為固定軌跡式行走機(jī)構(gòu)和無(wú)固定軌跡式行走機(jī)構(gòu)。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3.1 .1 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的機(jī)座的機(jī)座3.1.2 3.1.2 機(jī)座移動(dòng)式機(jī)座移動(dòng)式1. 1.固定軌跡式行走機(jī)構(gòu)固定軌跡式行走機(jī)構(gòu)固定軌跡式工業(yè)機(jī)器人的機(jī)身底座安裝在一個(gè)可移動(dòng)的拖板座上，靠絲杠固定軌跡式工業(yè)機(jī)器人的機(jī)身底座安裝在一個(gè)可移動(dòng)的拖板座上，靠絲杠螺母驅(qū)動(dòng)，整個(gè)機(jī)器人沿絲杠縱向移動(dòng)。這類(lèi)機(jī)器人除了采用這種直線驅(qū)螺母驅(qū)動(dòng)，整個(gè)機(jī)器人沿絲杠縱向移動(dòng)。這類(lèi)機(jī)器人除了采用這種直線驅(qū)動(dòng)方式外，有時(shí)也采用類(lèi)似起重機(jī)梁行走方式等。這種可移動(dòng)機(jī)器人主要?jiǎng)臃绞酵猓袝r(shí)也采用類(lèi)似起重機(jī)梁行走

8、方式等。這種可移動(dòng)機(jī)器人主要用在作業(yè)區(qū)域大的場(chǎng)合，比如大型設(shè)備裝配，立體化倉(cāng)庫(kù)中的材料搬運(yùn)、用在作業(yè)區(qū)域大的場(chǎng)合，比如大型設(shè)備裝配，立體化倉(cāng)庫(kù)中的材料搬運(yùn)、材料堆垛和儲(chǔ)運(yùn)、大面積噴涂等。材料堆垛和儲(chǔ)運(yùn)、大面積噴涂等。2.2.無(wú)固定軌跡式行走機(jī)構(gòu)無(wú)固定軌跡式行走機(jī)構(gòu)一般而言，無(wú)固定軌跡式行走機(jī)構(gòu)主要有車(chē)輪式行走機(jī)構(gòu)、履帶式行走機(jī)一般而言，無(wú)固定軌跡式行走機(jī)構(gòu)主要有車(chē)輪式行走機(jī)構(gòu)、履帶式行走機(jī)構(gòu)、足式行走機(jī)構(gòu)。此外，還有適合于各種特殊的場(chǎng)合的步進(jìn)式行走機(jī)構(gòu)、構(gòu)、足式行走機(jī)構(gòu)。此外，還有適合于各種特殊的場(chǎng)合的步進(jìn)式行走機(jī)構(gòu)、蠕動(dòng)式行走機(jī)構(gòu)、混合式行走機(jī)構(gòu)和蛇行式行走機(jī)構(gòu)等。下面主要介紹車(chē)蠕動(dòng)式行走機(jī)

9、構(gòu)、混合式行走機(jī)構(gòu)和蛇行式行走機(jī)構(gòu)等。下面主要介紹車(chē)輪式行走機(jī)構(gòu)、履帶式行走機(jī)構(gòu)和足式行走機(jī)構(gòu)。輪式行走機(jī)構(gòu)、履帶式行走機(jī)構(gòu)和足式行走機(jī)構(gòu)。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3.1 .1 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的機(jī)座的機(jī)座3.3.輪輪式行走機(jī)構(gòu)式行走機(jī)構(gòu)輪式行走機(jī)器人是機(jī)器人中應(yīng)用最多的一種，主要行走在平坦的地面上。輪式行走機(jī)器人是機(jī)器人中應(yīng)用最多的一種，主要行走在平坦的地面上。車(chē)輪的形狀和結(jié)構(gòu)形式取決于地面的性質(zhì)和車(chē)輛的承載能力。在軌道上運(yùn)車(chē)輪的形狀和結(jié)構(gòu)形式取決于地面的性質(zhì)和車(chē)輛的承載能力。在軌道上運(yùn)行的多采用實(shí)心鋼輪，室外路面行駛多采用充氣輪胎，室內(nèi)平坦地面上的行

10、的多采用實(shí)心鋼輪，室外路面行駛多采用充氣輪胎，室內(nèi)平坦地面上的可采用實(shí)心輪胎?？刹捎脤?shí)心輪胎。1. 1.車(chē)輪的配置和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)車(chē)輪的配置和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)車(chē)輪行走機(jī)構(gòu)依據(jù)車(chē)輪的多少分為一輪、二輪、三輪、四輪以及多輪。行車(chē)輪行走機(jī)構(gòu)依據(jù)車(chē)輪的多少分為一輪、二輪、三輪、四輪以及多輪。行走機(jī)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)上的主要障礙是穩(wěn)定性問(wèn)題，實(shí)際應(yīng)用的車(chē)輪式行走機(jī)構(gòu)多走機(jī)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)上的主要障礙是穩(wěn)定性問(wèn)題，實(shí)際應(yīng)用的車(chē)輪式行走機(jī)構(gòu)多為三輪和四輪。為三輪和四輪。（1 1）三輪行走機(jī)構(gòu)）三輪行走機(jī)構(gòu) 三輪行走機(jī)構(gòu)具有一定的穩(wěn)定性，代表性的車(chē)輪配置方式是一個(gè)前輪，兩三輪行走機(jī)構(gòu)具有一定的穩(wěn)定性，代表性的車(chē)輪配置方式是一個(gè)前輪，兩個(gè)后輪

11、，如圖個(gè)后輪，如圖3-23-2所示，圖所示，圖3-2a3-2a是兩個(gè)后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，前輪僅起支承作用，是兩個(gè)后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，前輪僅起支承作用，靠后輪轉(zhuǎn)向；圖靠后輪轉(zhuǎn)向；圖3-2b3-2b則是采用前輪驅(qū)動(dòng)，前輪轉(zhuǎn)向的方式；圖則是采用前輪驅(qū)動(dòng)，前輪轉(zhuǎn)向的方式；圖 3-2C 3-2C為利用為利用兩后輪差動(dòng)減速器減速，前輪轉(zhuǎn)向的方式。兩后輪差動(dòng)減速器減速，前輪轉(zhuǎn)向的方式。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3.1 .1 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的機(jī)座的機(jī)座3.3.輪輪式行走機(jī)構(gòu)式行走機(jī)構(gòu)（1 1）三輪行走機(jī)構(gòu)）三輪行走機(jī)構(gòu) 三輪行走機(jī)構(gòu)具有一定的穩(wěn)定性，代表性的車(chē)輪配置方式是一個(gè)前輪，

12、兩三輪行走機(jī)構(gòu)具有一定的穩(wěn)定性，代表性的車(chē)輪配置方式是一個(gè)前輪，兩個(gè)后輪，如圖個(gè)后輪，如圖3-23-2所示，圖所示，圖3-2a3-2a是兩個(gè)后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，前輪僅起支承作用，是兩個(gè)后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，前輪僅起支承作用，靠后輪轉(zhuǎn)向；圖靠后輪轉(zhuǎn)向；圖3-2b3-2b則是采用前輪驅(qū)動(dòng)，前輪轉(zhuǎn)向的方式；圖則是采用前輪驅(qū)動(dòng)，前輪轉(zhuǎn)向的方式；圖 3-2C 3-2C為利用為利用兩后輪差動(dòng)減速器減速，前輪轉(zhuǎn)向的方式。兩后輪差動(dòng)減速器減速，前輪轉(zhuǎn)向的方式。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3.1 .1 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的機(jī)座的機(jī)座3.3.輪輪式行走機(jī)構(gòu)式行走機(jī)構(gòu)（2 2）四四輪行走機(jī)構(gòu)輪行

13、走機(jī)構(gòu)四輪行走機(jī)構(gòu)的應(yīng)用最為廣泛，四輪機(jī)構(gòu)可采用不同的方式實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)四輪行走機(jī)構(gòu)的應(yīng)用最為廣泛，四輪機(jī)構(gòu)可采用不同的方式實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向，如圖向，如圖3-33-3示。圖示。圖3-3a3-3a為后輪分散驅(qū)動(dòng)；圖為后輪分散驅(qū)動(dòng)；圖3-3b3-3b為用連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)四輪為用連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)四輪同步轉(zhuǎn)向，當(dāng)前輪轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)四連桿機(jī)構(gòu)使后輪得到相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)。這種行走同步轉(zhuǎn)向，當(dāng)前輪轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)四連桿機(jī)構(gòu)使后輪得到相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)。這種行走機(jī)構(gòu)相比僅有前輪轉(zhuǎn)向的行走機(jī)構(gòu)而言可實(shí)現(xiàn)更靈活的轉(zhuǎn)向和較大的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)相比僅有前輪轉(zhuǎn)向的行走機(jī)構(gòu)而言可實(shí)現(xiàn)更靈活的轉(zhuǎn)向和較大的回轉(zhuǎn)半徑。半徑。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)

14、械系統(tǒng)3 3.1 .1 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的機(jī)座的機(jī)座3.3.輪輪式行走機(jī)構(gòu)式行走機(jī)構(gòu)（3 3）越障輪式機(jī)構(gòu)）越障輪式機(jī)構(gòu)普通車(chē)輪行走機(jī)構(gòu)對(duì)崎嶇不平的地面適應(yīng)性很差，為了提高輪式車(chē)輛的地普通車(chē)輪行走機(jī)構(gòu)對(duì)崎嶇不平的地面適應(yīng)性很差，為了提高輪式車(chē)輛的地面適應(yīng)能力，設(shè)計(jì)了越障輪式機(jī)構(gòu)。這種行走機(jī)構(gòu)往往是多輪式行走機(jī)構(gòu)。面適應(yīng)能力，設(shè)計(jì)了越障輪式機(jī)構(gòu)。這種行走機(jī)構(gòu)往往是多輪式行走機(jī)構(gòu)。4.4.履帶履帶式行走機(jī)構(gòu)式行走機(jī)構(gòu)履帶式行走機(jī)構(gòu)適合于未建造的天然路面行走，它是輪式行走機(jī)構(gòu)的拓展，履帶式行走機(jī)構(gòu)適合于未建造的天然路面行走，它是輪式行走機(jī)構(gòu)的拓展，履帶的作用是給車(chē)輪連續(xù)鋪路。如圖履帶的作用是給車(chē)

15、輪連續(xù)鋪路。如圖3-43-4所示為雙重履帶式可轉(zhuǎn)向行走機(jī)所示為雙重履帶式可轉(zhuǎn)向行走機(jī)構(gòu)的機(jī)器人。構(gòu)的機(jī)器人。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3.1 .1 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的機(jī)座的機(jī)座4.4.履帶履帶式行走機(jī)構(gòu)式行走機(jī)構(gòu)（1 1）履帶行走機(jī)構(gòu)的組成）履帶行走機(jī)構(gòu)的組成 履帶行走機(jī)構(gòu)由履帶、驅(qū)動(dòng)鏈輪、支承輪、托帶輪和張緊輪組成。如圖履帶行走機(jī)構(gòu)由履帶、驅(qū)動(dòng)鏈輪、支承輪、托帶輪和張緊輪組成。如圖3-53-5所示。所示。（2 2）履帶）履帶行走機(jī)構(gòu)形狀行走機(jī)構(gòu)形狀帶行走機(jī)構(gòu)的形狀有很多種，主要是一字形、倒梯形等，如圖帶行走機(jī)構(gòu)的形狀有很多種，主要是一字形、倒梯形等，如圖

16、3-63-6所示。一字形履所示。一字形履帶行走機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)輪及張緊輪兼作支承輪，增大支承地面面積，改善了穩(wěn)定性。帶行走機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)輪及張緊輪兼作支承輪，增大支承地面面積，改善了穩(wěn)定性。倒梯形履帶行走機(jī)構(gòu)，不作支承輪的驅(qū)動(dòng)輪與張緊輪裝得高于地面，適合于穿越倒梯形履帶行走機(jī)構(gòu)，不作支承輪的驅(qū)動(dòng)輪與張緊輪裝得高于地面，適合于穿越障礙，另外因?yàn)闇p少了泥土夾入引起損傷和失效，可以提高驅(qū)動(dòng)輪和張緊輪的壽障礙，另外因?yàn)闇p少了泥土夾入引起損傷和失效，可以提高驅(qū)動(dòng)輪和張緊輪的壽命。命。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3.1 .1 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的機(jī)座的機(jī)座4.4.履帶履帶式行走機(jī)構(gòu)

17、式行走機(jī)構(gòu)（2 2）履帶）履帶行走機(jī)構(gòu)形狀行走機(jī)構(gòu)形狀帶行走機(jī)構(gòu)的形狀有很多種，主要是一字形、倒梯形等，如圖帶行走機(jī)構(gòu)的形狀有很多種，主要是一字形、倒梯形等，如圖3-63-6所示。一字形履所示。一字形履帶行走機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)輪及張緊輪兼作支承輪，增大支承地面面積，改善了穩(wěn)定性。帶行走機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)輪及張緊輪兼作支承輪，增大支承地面面積，改善了穩(wěn)定性。倒梯形履帶行走機(jī)構(gòu)，不作支承輪的驅(qū)動(dòng)輪與張緊輪裝得高于地面，適合于穿越倒梯形履帶行走機(jī)構(gòu)，不作支承輪的驅(qū)動(dòng)輪與張緊輪裝得高于地面，適合于穿越障礙，另外因?yàn)闇p少了泥土夾入引起損傷和失效，可以提高驅(qū)動(dòng)輪和張緊輪的壽障礙，另外因?yàn)闇p少了泥土夾入引起損傷和失效，可以

18、提高驅(qū)動(dòng)輪和張緊輪的壽命。命。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3.1 .1 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的機(jī)座的機(jī)座4.4.履帶履帶式行走機(jī)構(gòu)式行走機(jī)構(gòu)(1) (1) 履帶行走機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)履帶行走機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)1) 1) 支承面積大，接地比壓小，適合于松軟或泥濘場(chǎng)地進(jìn)行作業(yè)，下陷度小，支承面積大，接地比壓小，適合于松軟或泥濘場(chǎng)地進(jìn)行作業(yè)，下陷度小，滾動(dòng)阻力小。滾動(dòng)阻力小。2) 2) 越野機(jī)動(dòng)性好，可以在有些凹凸的地面上行走，可以跨越障礙物，能爬越野機(jī)動(dòng)性好，可以在有些凹凸的地面上行走，可以跨越障礙物，能爬梯度不大的臺(tái)階，爬坡、越溝等性能均優(yōu)于輪式行走機(jī)構(gòu)。梯度不大的臺(tái)階，爬坡、越

19、溝等性能均優(yōu)于輪式行走機(jī)構(gòu)。3) 3) 履帶支承面上有履齒，不易打滑，牽引附著性能好，有利于發(fā)揮較大的履帶支承面上有履齒，不易打滑，牽引附著性能好，有利于發(fā)揮較大的牽引力。牽引力。(2) (2) 履帶行走機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)履帶行走機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)1) 1) 由于沒(méi)有自定位輪，沒(méi)有轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，只能靠左右兩個(gè)履帶的速度差實(shí)現(xiàn)由于沒(méi)有自定位輪，沒(méi)有轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，只能靠左右兩個(gè)履帶的速度差實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，所以轉(zhuǎn)向和前進(jìn)方向都會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)。轉(zhuǎn)彎，所以轉(zhuǎn)向和前進(jìn)方向都會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)。 2) 2) 轉(zhuǎn)彎阻力大，不能準(zhǔn)確地確定回轉(zhuǎn)半徑。轉(zhuǎn)彎阻力大，不能準(zhǔn)確地確定回轉(zhuǎn)半徑。3) 3) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，運(yùn)動(dòng)慣性大，減振功能差，零件易損壞。結(jié)構(gòu)

20、復(fù)雜，重量大，運(yùn)動(dòng)慣性大，減振功能差，零件易損壞。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3.1 .1 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的機(jī)座的機(jī)座5.5.多足多足式行走機(jī)構(gòu)式行走機(jī)構(gòu)車(chē)輪式行走機(jī)構(gòu)只有在平坦堅(jiān)硬的地面上行駛才有理想的運(yùn)動(dòng)特性。如果地車(chē)輪式行走機(jī)構(gòu)只有在平坦堅(jiān)硬的地面上行駛才有理想的運(yùn)動(dòng)特性。如果地面凸凹和車(chē)輪直徑相當(dāng)或地面很軟，則它的運(yùn)動(dòng)阻力將大大增加。履帶式行面凸凹和車(chē)輪直徑相當(dāng)或地面很軟，則它的運(yùn)動(dòng)阻力將大大增加。履帶式行走機(jī)構(gòu)雖然可行走于不平的地面上運(yùn)動(dòng)，但它的適應(yīng)性不夠，行走時(shí)晃動(dòng)太走機(jī)構(gòu)雖然可行走于不平的地面上運(yùn)動(dòng)，但它的適應(yīng)性不夠，行走時(shí)晃動(dòng)太大，在軟地面

21、上行駛運(yùn)動(dòng)慢。大部分地面不適合傳統(tǒng)的輪式或履帶式車(chē)輛行大，在軟地面上行駛運(yùn)動(dòng)慢。大部分地面不適合傳統(tǒng)的輪式或履帶式車(chē)輛行走。但是，足式動(dòng)物卻能在這些地方行動(dòng)自如，顯然足式與輪式和履帶式行走。但是，足式動(dòng)物卻能在這些地方行動(dòng)自如，顯然足式與輪式和履帶式行走方式相比具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。走方式相比具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)有的步行機(jī)器人的足數(shù)分別為單足、雙足、現(xiàn)有的步行機(jī)器人的足數(shù)分別為單足、雙足、三足、四足、六足、八足甚至更多。足的數(shù)三足、四足、六足、八足甚至更多。足的數(shù)目多，適合于重載和慢速運(yùn)動(dòng)。雙足和四足目多，適合于重載和慢速運(yùn)動(dòng)。雙足和四足具有良好的適應(yīng)性和靈活性。足式行走機(jī)構(gòu)具有良好的適應(yīng)性和靈活性。

22、足式行走機(jī)構(gòu)如圖如圖3-73-7所示。所示。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3.1 .1 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的機(jī)座的機(jī)座兩足兩足式行走機(jī)構(gòu)式行走機(jī)構(gòu)兩足行走式機(jī)器人具有良好的適應(yīng)性，也稱(chēng)兩足行走式機(jī)器人具有良好的適應(yīng)性，也稱(chēng)之為類(lèi)人雙足行走機(jī)器人。類(lèi)人雙足行走機(jī)之為類(lèi)人雙足行走機(jī)器人。類(lèi)人雙足行走機(jī)構(gòu)是多自由度的控制系統(tǒng)，是現(xiàn)代控制理論構(gòu)是多自由度的控制系統(tǒng)，是現(xiàn)代控制理論很好的應(yīng)用對(duì)象。這種機(jī)構(gòu)除結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單外，很好的應(yīng)用對(duì)象。這種機(jī)構(gòu)除結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單外，在保證靜、動(dòng)行走性能及穩(wěn)定性和高速運(yùn)動(dòng)在保證靜、動(dòng)行走性能及穩(wěn)定性和高速運(yùn)動(dòng)等方面都是最困難的。等方面都是最困難的。如

23、圖如圖3-83-8所示的兩足步行式機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)所示的兩足步行式機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)原理圖。在行走過(guò)程中，行走機(jī)構(gòu)始終滿足原理圖。在行走過(guò)程中，行走機(jī)構(gòu)始終滿足靜力學(xué)的靜平衡條件，也就是機(jī)器人的重心靜力學(xué)的靜平衡條件，也就是機(jī)器人的重心始終落在接觸地面的一只腳上。步行機(jī)器人，始終落在接觸地面的一只腳上。步行機(jī)器人，典型特征是不僅能在平地上，而且能在凹凸典型特征是不僅能在平地上，而且能在凹凸不平的地上步行，能跨越溝壑，上下臺(tái)階，不平的地上步行，能跨越溝壑，上下臺(tái)階，具有廣泛的適應(yīng)性。難點(diǎn)是機(jī)器人跨步時(shí)自具有廣泛的適應(yīng)性。難點(diǎn)是機(jī)器人跨步時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)移重心而保持平衡的問(wèn)題。為了能變換動(dòng)轉(zhuǎn)移重心而保持平衡的問(wèn)

24、題。為了能變換方向和上下臺(tái)階，一定要具備多自由度，如方向和上下臺(tái)階，一定要具備多自由度，如圖圖3-93-9所示。所示。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3.1 .1 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的機(jī)座的機(jī)座六足六足式行走機(jī)構(gòu)式行走機(jī)構(gòu)這類(lèi)步行式機(jī)器人是模仿六足昆蟲(chóng)行走的機(jī)器人。如圖這類(lèi)步行式機(jī)器人是模仿六足昆蟲(chóng)行走的機(jī)器人。如圖3-103-10所示為六足原理，所示為六足原理，每條腿有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)。行走時(shí)，三條腿為一組，足部端以相同位移移動(dòng)，每條腿有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)。行走時(shí)，三條腿為一組，足部端以相同位移移動(dòng)，定時(shí)間間隔進(jìn)行移動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)間間隔進(jìn)行移動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)XYXY平面內(nèi)任

25、意方向的行走和原地轉(zhuǎn)動(dòng)。平面內(nèi)任意方向的行走和原地轉(zhuǎn)動(dòng)。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3. .2 2工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的臂部的臂部機(jī)器人的手臂部件（簡(jiǎn)稱(chēng)臂部）是機(jī)器人的主要執(zhí)行部件，它的作用是機(jī)器人的手臂部件（簡(jiǎn)稱(chēng)臂部）是機(jī)器人的主要執(zhí)行部件，它的作用是支撐、腕部和末端執(zhí)行器，并帶腕部和手部進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。手臂是為了讓機(jī)支撐、腕部和末端執(zhí)行器，并帶腕部和手部進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。手臂是為了讓機(jī)器人的手爪或末端執(zhí)行器可以達(dá)到任務(wù)所要達(dá)到的位置。器人的手爪或末端執(zhí)行器可以達(dá)到任務(wù)所要達(dá)到的位置。3 3. .2.1 2.1 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的臂部運(yùn)動(dòng)和組成的臂部運(yùn)動(dòng)和組成1. 1.

26、 臂部的運(yùn)動(dòng)臂部的運(yùn)動(dòng) 機(jī)器人要完成空間的運(yùn)動(dòng)，至少需要三個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，即垂直移動(dòng)、徑機(jī)器人要完成空間的運(yùn)動(dòng)，至少需要三個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，即垂直移動(dòng)、徑向移動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。向移動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（1 1）垂直運(yùn)動(dòng)）垂直運(yùn)動(dòng) 垂直運(yùn)動(dòng)是指機(jī)器人手臂的上下運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)通常采用液壓缸機(jī)構(gòu)或通垂直運(yùn)動(dòng)是指機(jī)器人手臂的上下運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)通常采用液壓缸機(jī)構(gòu)或通過(guò)調(diào)整機(jī)器人機(jī)身在垂直方向上的安裝位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。過(guò)調(diào)整機(jī)器人機(jī)身在垂直方向上的安裝位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。（2 2）徑向移動(dòng)）徑向移動(dòng)徑向移動(dòng)是指手臂的伸縮運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人手臂的伸縮使其手臂的工作范圍發(fā)徑向移動(dòng)是指手臂的伸縮運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人手臂的伸縮使其手臂的工作范圍發(fā)生變化

27、。生變化。（3 3）回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是指機(jī)器人繞鉛垂軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)決定了機(jī)器人的手臂所能回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是指機(jī)器人繞鉛垂軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)決定了機(jī)器人的手臂所能達(dá)到的角度位置。達(dá)到的角度位置。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3. .2 2工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的臂部的臂部3 3. .2.1 2.1 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的臂部運(yùn)動(dòng)和組成的臂部運(yùn)動(dòng)和組成2. 2. 臂部的臂部的組成組成 機(jī)器人的手臂主要包括臂桿以及與其伸縮、屈伸或自轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng)有關(guān)的傳動(dòng)機(jī)器人的手臂主要包括臂桿以及與其伸縮、屈伸或自轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng)有關(guān)的傳動(dòng)裝置、導(dǎo)向定位裝置、支承聯(lián)接和位置檢測(cè)元件等。此外，還

28、有與之連接裝置、導(dǎo)向定位裝置、支承聯(lián)接和位置檢測(cè)元件等。此外，還有與之連接的支承等有關(guān)的構(gòu)件、配管配線。根據(jù)臂部的運(yùn)動(dòng)和布局、驅(qū)動(dòng)方式、傳的支承等有關(guān)的構(gòu)件、配管配線。根據(jù)臂部的運(yùn)動(dòng)和布局、驅(qū)動(dòng)方式、傳動(dòng)和導(dǎo)向裝置的不同，可分為動(dòng)伸縮臂、屈伸臂及其他專(zhuān)用的機(jī)械傳動(dòng)臂動(dòng)和導(dǎo)向裝置的不同，可分為動(dòng)伸縮臂、屈伸臂及其他專(zhuān)用的機(jī)械傳動(dòng)臂。液（氣）壓缸驅(qū)動(dòng)或直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)；轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮型臂部結(jié)構(gòu)除了軸線運(yùn)。液（氣）壓缸驅(qū)動(dòng)或直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)；轉(zhuǎn)動(dòng)伸縮型臂部結(jié)構(gòu)除了軸線運(yùn)動(dòng)，以便使手部旋轉(zhuǎn)。動(dòng)，以便使手部旋轉(zhuǎn)。3 3. .2.2 2.2 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的臂部配置的臂部配置1. 1. 工業(yè)機(jī)器人臂部的配置工

29、業(yè)機(jī)器人臂部的配置機(jī)身和臂部的配置形式基本上反映了機(jī)器人的總體布局。由于機(jī)器人的作業(yè)環(huán)機(jī)身和臂部的配置形式基本上反映了機(jī)器人的總體布局。由于機(jī)器人的作業(yè)環(huán)境和場(chǎng)地等因素的不同，出現(xiàn)了各種不同的配置形式。目前有橫梁式、立柱式、境和場(chǎng)地等因素的不同，出現(xiàn)了各種不同的配置形式。目前有橫梁式、立柱式、機(jī)座式、屈伸式四種。機(jī)座式、屈伸式四種。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3. .2 2工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的臂部的臂部3 3. .2.2 2.2 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的臂部配置的臂部配置1. 1. 工業(yè)機(jī)器人臂部的配置工業(yè)機(jī)器人臂部的配置橫梁式橫梁式機(jī)身設(shè)計(jì)成橫梁式，用于懸掛手

30、臂部件，通常分為單臂懸掛式和雙臂懸掛式兩機(jī)身設(shè)計(jì)成橫梁式，用于懸掛手臂部件，通常分為單臂懸掛式和雙臂懸掛式兩種，如圖種，如圖3-113-11所示。這類(lèi)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)形式大多為移動(dòng)式。它具有占地面積小，所示。這類(lèi)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)形式大多為移動(dòng)式。它具有占地面積小，能有效利用空間，動(dòng)作簡(jiǎn)單直觀等優(yōu)點(diǎn)。能有效利用空間，動(dòng)作簡(jiǎn)單直觀等優(yōu)點(diǎn)。橫梁可以是固定的，也可以是行走的，一般橫梁安裝在廠房原有建筑的柱梁或橫梁可以是固定的，也可以是行走的，一般橫梁安裝在廠房原有建筑的柱梁或有關(guān)設(shè)備上，也可從地面上架設(shè)。有關(guān)設(shè)備上，也可從地面上架設(shè)。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3. .2 2工

31、業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的臂部的臂部3 3. .2.2 2.2 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的臂部配置的臂部配置1. 1. 工業(yè)機(jī)器人臂部的配置工業(yè)機(jī)器人臂部的配置立柱式立柱式立柱式機(jī)器人多采用回轉(zhuǎn)型、俯仰型或屈伸型的運(yùn)動(dòng)形式，是一種常見(jiàn)的配置立柱式機(jī)器人多采用回轉(zhuǎn)型、俯仰型或屈伸型的運(yùn)動(dòng)形式，是一種常見(jiàn)的配置形式。常分為單臂式和雙臂式兩種，如圖形式。常分為單臂式和雙臂式兩種，如圖3-123-12所示。一般臂部都可在水平面內(nèi)所示。一般臂部都可在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)，具有占地面小而工作范圍大的特點(diǎn)?；剞D(zhuǎn)，具有占地面小而工作范圍大的特點(diǎn)。立柱可固定安裝在空地上，也可以固定在床身上。立柱式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，服務(wù)于某立柱可固定安裝

32、在空地上，也可以固定在床身上。立柱式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，服務(wù)于某種主機(jī)承擔(dān)上、下料或轉(zhuǎn)運(yùn)等工作。種主機(jī)承擔(dān)上、下料或轉(zhuǎn)運(yùn)等工作。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3. .2 2工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的臂部的臂部3 3. .2.2 2.2 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的臂部配置的臂部配置1. 1. 工業(yè)機(jī)器人臂部的配置工業(yè)機(jī)器人臂部的配置機(jī)座式機(jī)座式這種機(jī)器人可以是獨(dú)立的、自成系統(tǒng)的完整裝置，可以隨意安放和搬動(dòng)，也可這種機(jī)器人可以是獨(dú)立的、自成系統(tǒng)的完整裝置，可以隨意安放和搬動(dòng)，也可以沿地面上的專(zhuān)用軌道移動(dòng)，以擴(kuò)大其活動(dòng)范圍。以沿地面上的專(zhuān)用軌道移動(dòng)，以擴(kuò)大其活動(dòng)范圍。第第3 3章章 工業(yè)

33、機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3. .2 2工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的臂部的臂部3 3. .2.2 2.2 工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的臂部配置的臂部配置1. 1. 工業(yè)機(jī)器人臂部的配置工業(yè)機(jī)器人臂部的配置屈伸式屈伸式機(jī)器人的手臂部由大小臂組成，大小臂間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為屈伸臂。屈伸臂與機(jī)器人的手臂部由大小臂組成，大小臂間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為屈伸臂。屈伸臂與機(jī)身間的機(jī)身間的 關(guān)系到機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡，可以實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動(dòng)，也可以作空間運(yùn)動(dòng)關(guān)系到機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡，可以實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動(dòng)，也可以作空間運(yùn)動(dòng)。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3. .2 2工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的臂部的臂部3.

34、2.3 3.2.3 臂部的驅(qū)動(dòng)臂部的驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的手臂由大臂、小臂或多臂組成。手臂的驅(qū)動(dòng)方式主要有液壓驅(qū)動(dòng)、機(jī)器人的手臂由大臂、小臂或多臂組成。手臂的驅(qū)動(dòng)方式主要有液壓驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)等幾種形式，其中電動(dòng)驅(qū)動(dòng)形式最為通用。氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)等幾種形式，其中電動(dòng)驅(qū)動(dòng)形式最為通用。臂部伸縮機(jī)構(gòu)行程小時(shí)，采用油（氣）缸直接驅(qū)動(dòng)；當(dāng)行程較大時(shí)，可采臂部伸縮機(jī)構(gòu)行程小時(shí)，采用油（氣）缸直接驅(qū)動(dòng)；當(dāng)行程較大時(shí)，可采用油（氣）缸驅(qū)動(dòng)齒輪齒條傳動(dòng)的倍增機(jī)構(gòu)或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)用油（氣）缸驅(qū)動(dòng)齒輪齒條傳動(dòng)的倍增機(jī)構(gòu)或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，也可用絲杠螺母或滾珠絲桿傳動(dòng)。為了增加手臂的剛性，防止手

35、臂在動(dòng)，也可用絲杠螺母或滾珠絲桿傳動(dòng)。為了增加手臂的剛性，防止手臂在伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)或產(chǎn)生變形，臂部伸縮機(jī)構(gòu)需設(shè)置導(dǎo)向裝置或設(shè)計(jì)伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)或產(chǎn)生變形，臂部伸縮機(jī)構(gòu)需設(shè)置導(dǎo)向裝置或設(shè)計(jì)成方形、花鍵等形式的臂桿。常用的導(dǎo)向裝置有單導(dǎo)向桿和雙導(dǎo)向桿等，成方形、花鍵等形式的臂桿。常用的導(dǎo)向裝置有單導(dǎo)向桿和雙導(dǎo)向桿等，可根據(jù)手臂的結(jié)構(gòu)、抓重等因素選取?？筛鶕?jù)手臂的結(jié)構(gòu)、抓重等因素選取。手臂的俯仰通常采用擺動(dòng)油（氣）缸驅(qū)動(dòng)、鉸鏈連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)；臂部手臂的俯仰通常采用擺動(dòng)油（氣）缸驅(qū)動(dòng)、鉸鏈連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)；臂部回轉(zhuǎn)與升降機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)與升降機(jī)構(gòu)常采用回轉(zhuǎn)缸與升降缸單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，適用于回轉(zhuǎn)與升降機(jī)構(gòu)回

36、轉(zhuǎn)與升降機(jī)構(gòu)常采用回轉(zhuǎn)缸與升降缸單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，適用于升降行程短而回轉(zhuǎn)角度小的情況，也有用升降缸與氣動(dòng)馬達(dá)升降行程短而回轉(zhuǎn)角度小的情況，也有用升降缸與氣動(dòng)馬達(dá)錐齒輪傳動(dòng)錐齒輪傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)。的機(jī)構(gòu)。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3. .3 3工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的腕部的腕部3.3.1 3.3.1 機(jī)器人腕部的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人腕部的運(yùn)動(dòng)1. 1. 機(jī)器人腕部的運(yùn)動(dòng)方式機(jī)器人腕部的運(yùn)動(dòng)方式腕部是臂部與手部的連接部件，起支承手部和改變手部姿態(tài)的作用。為了腕部是臂部與手部的連接部件，起支承手部和改變手部姿態(tài)的作用。為了使手部能處于空間任意方向，要求腕部能實(shí)現(xiàn)對(duì)空間三個(gè)坐標(biāo)軸使手部能處于空

37、間任意方向，要求腕部能實(shí)現(xiàn)對(duì)空間三個(gè)坐標(biāo)軸x x、y y、z z的的轉(zhuǎn)動(dòng)，即具有偏轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)動(dòng)，即具有偏轉(zhuǎn)（YawYaw）、俯仰（）、俯仰（PitchPitch）和回轉(zhuǎn)（）和回轉(zhuǎn)（RollRoll）三個(gè)自由度。）三個(gè)自由度。如圖如圖3-153-15所示這三個(gè)回轉(zhuǎn)方向分別為：臂轉(zhuǎn)、所示這三個(gè)回轉(zhuǎn)方向分別為：臂轉(zhuǎn)、手轉(zhuǎn)和腕擺。工業(yè)機(jī)器人一般具有手轉(zhuǎn)和腕擺。工業(yè)機(jī)器人一般具有6 6個(gè)自由個(gè)自由度才能使手部（末端執(zhí)行器）達(dá)到目標(biāo)位置度才能使手部（末端執(zhí)行器）達(dá)到目標(biāo)位置和處于期望的姿態(tài)使手部能處于空間任意方和處于期望的姿態(tài)使手部能處于空間任意方向，要求腕部能實(shí)現(xiàn)對(duì)空間向，要求腕部能實(shí)現(xiàn)對(duì)空間3 3個(gè)坐標(biāo)軸

38、個(gè)坐標(biāo)軸x x，y y，z z的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3. .3 3工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的腕部的腕部2. 2. 機(jī)器人腕部的機(jī)器人腕部的旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)腕部旋轉(zhuǎn)是指腕部繞小臂軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，又叫做臂轉(zhuǎn)。有些機(jī)器人限制其腕部腕部旋轉(zhuǎn)是指腕部繞小臂軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，又叫做臂轉(zhuǎn)。有些機(jī)器人限制其腕部轉(zhuǎn)動(dòng)角小于轉(zhuǎn)動(dòng)角小于360360。另一些機(jī)器人則僅僅受到控制電纜纏繞圈數(shù)的限制，腕部。另一些機(jī)器人則僅僅受到控制電纜纏繞圈數(shù)的限制，腕部可以轉(zhuǎn)幾圈。按腕部轉(zhuǎn)動(dòng)特點(diǎn)的不同，用于腕部關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)又可細(xì)分為滾轉(zhuǎn)可以轉(zhuǎn)幾圈。按腕部轉(zhuǎn)動(dòng)特點(diǎn)的不同，用于腕部關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)又可細(xì)分為

39、滾轉(zhuǎn)和彎轉(zhuǎn)兩種。和彎轉(zhuǎn)兩種。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3. .3 3工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的腕部的腕部2. 2. 機(jī)器人腕部的機(jī)器人腕部的旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)滾轉(zhuǎn)滾轉(zhuǎn)是指組成關(guān)節(jié)的兩個(gè)零件自身的幾何回轉(zhuǎn)中心和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)軸線重合，是指組成關(guān)節(jié)的兩個(gè)零件自身的幾何回轉(zhuǎn)中心和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)軸線重合，因而實(shí)現(xiàn)因而實(shí)現(xiàn)360360。無(wú)障礙旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，通常用。無(wú)障礙旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，通常用R R來(lái)標(biāo)記，如圖來(lái)標(biāo)記，如圖3-16a3-16a所示。所示。彎轉(zhuǎn)彎轉(zhuǎn)是指兩個(gè)零件的幾何回轉(zhuǎn)中心和其相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線垂直的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。由于受是指兩個(gè)零件的幾何回轉(zhuǎn)中心和其相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線垂直的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。由

40、于受到結(jié)構(gòu)限制，其相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度一般小于到結(jié)構(gòu)限制，其相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度一般小于360360。彎轉(zhuǎn)通常用。彎轉(zhuǎn)通常用B B來(lái)標(biāo)記，如圖來(lái)標(biāo)記，如圖3-3-16b16b所示。所示。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3. .3 3工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的腕部的腕部3.3.1 3.3.1 機(jī)器人腕部的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人腕部的運(yùn)動(dòng)3. 3. 機(jī)器人腕部的機(jī)器人腕部的彎曲彎曲腕部彎曲是指腕部的上下擺動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)也稱(chēng)為俯仰，又叫做手轉(zhuǎn)腕部彎曲是指腕部的上下擺動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)也稱(chēng)為俯仰，又叫做手轉(zhuǎn)。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3. .3 3工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的腕部的腕部

41、3.3.1 3.3.1 機(jī)器人腕部的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人腕部的運(yùn)動(dòng)4. 4. 機(jī)器人腕部的機(jī)器人腕部的側(cè)擺側(cè)擺腕部側(cè)擺指機(jī)器人腕部的水平擺動(dòng)，又叫做腕擺。腕部的旋轉(zhuǎn)和俯仰兩種腕部側(cè)擺指機(jī)器人腕部的水平擺動(dòng)，又叫做腕擺。腕部的旋轉(zhuǎn)和俯仰兩種運(yùn)動(dòng)結(jié)合起可以看成是側(cè)擺運(yùn)動(dòng)，通常機(jī)器人的側(cè)擺運(yùn)動(dòng)由一個(gè)單獨(dú)的關(guān)運(yùn)動(dòng)結(jié)合起可以看成是側(cè)擺運(yùn)動(dòng)，通常機(jī)器人的側(cè)擺運(yùn)動(dòng)由一個(gè)單獨(dú)的關(guān)節(jié)提供節(jié)提供。腕部結(jié)構(gòu)多為上述三個(gè)回轉(zhuǎn)方式的組合，組合的方式可以有多種形式，常用腕部結(jié)構(gòu)多為上述三個(gè)回轉(zhuǎn)方式的組合，組合的方式可以有多種形式，常用腕部組合的方式有：臂轉(zhuǎn)腕部組合的方式有：臂轉(zhuǎn)- -腕擺腕擺- -手轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，臂轉(zhuǎn)手轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，臂轉(zhuǎn)- -

42、雙腕擺雙腕擺- -手轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)等手轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)等。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3. .3 3工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的腕部的腕部3.3.1 3.3.1 機(jī)器人腕部的機(jī)器人腕部的分類(lèi)分類(lèi)手腕按自由度個(gè)數(shù)可分單自由度手腕、二自由度手腕和三自由度手腕。采手腕按自由度個(gè)數(shù)可分單自由度手腕、二自由度手腕和三自由度手腕。采用幾個(gè)自由度的手腕應(yīng)根據(jù)工業(yè)機(jī)器人的工作性能來(lái)確定。在有些情況下用幾個(gè)自由度的手腕應(yīng)根據(jù)工業(yè)機(jī)器人的工作性能來(lái)確定。在有些情況下，腕部具有二個(gè)自由度：回轉(zhuǎn)和俯仰或回轉(zhuǎn)和偏轉(zhuǎn)。一些專(zhuān)用機(jī)械手甚至，腕部具有二個(gè)自由度：回轉(zhuǎn)和俯仰或回轉(zhuǎn)和偏轉(zhuǎn)。一些專(zhuān)用機(jī)械手甚至沒(méi)有腕部，但有

43、的腕部為了特殊要求還有橫向移動(dòng)的自由度。沒(méi)有腕部，但有的腕部為了特殊要求還有橫向移動(dòng)的自由度。1. 1.單自由度手腕單自由度手腕（1 1） 單一的臂轉(zhuǎn)功能單一的臂轉(zhuǎn)功能機(jī)器人的關(guān)節(jié)軸線與手臂的縱軸線共線，?；剞D(zhuǎn)角度不受結(jié)構(gòu)限制，可以機(jī)器人的關(guān)節(jié)軸線與手臂的縱軸線共線，?；剞D(zhuǎn)角度不受結(jié)構(gòu)限制，可以回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)360360。該運(yùn)動(dòng)用滾轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。該運(yùn)動(dòng)用滾轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(R(R關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)) )實(shí)現(xiàn)，如圖實(shí)現(xiàn)，如圖3-183-18所示。所示。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3. .3 3工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的腕部的腕部1. 1.單自由度手腕單自由度手腕（2 2）單一的手轉(zhuǎn)功能）單一的手轉(zhuǎn)功

44、能關(guān)節(jié)軸線與手臂及手的軸線相互垂直，常回轉(zhuǎn)角度受結(jié)構(gòu)限制，通常小于關(guān)節(jié)軸線與手臂及手的軸線相互垂直，?；剞D(zhuǎn)角度受結(jié)構(gòu)限制，通常小于360360。該運(yùn)動(dòng)用彎轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)（。該運(yùn)動(dòng)用彎轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)（B B關(guān)節(jié)）實(shí)現(xiàn)。關(guān)節(jié)）實(shí)現(xiàn)。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3. .3 3工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的腕部的腕部1. 1.單自由度手腕單自由度手腕（3 3）單一的側(cè)擺功能）單一的側(cè)擺功能 關(guān)節(jié)軸線與手臂及手的軸線在另一個(gè)方向上相互垂直，?；剞D(zhuǎn)角度受結(jié)構(gòu)關(guān)節(jié)軸線與手臂及手的軸線在另一個(gè)方向上相互垂直，?；剞D(zhuǎn)角度受結(jié)構(gòu)限制，該運(yùn)動(dòng)用彎轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)限制，該運(yùn)動(dòng)用彎轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(B(B關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)) )實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。

45、第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3. .3 3工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的腕部的腕部1. 1.單自由度手腕單自由度手腕（4 4）單一的平移功能）單一的平移功能 腕部關(guān)節(jié)軸線與手臂及手的軸線在一個(gè)方向上成一平面，不能轉(zhuǎn)動(dòng)只能平腕部關(guān)節(jié)軸線與手臂及手的軸線在一個(gè)方向上成一平面，不能轉(zhuǎn)動(dòng)只能平移。該運(yùn)動(dòng)用平移關(guān)節(jié)移。該運(yùn)動(dòng)用平移關(guān)節(jié)(T(T關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)) )實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3. .3 3工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的腕部的腕部2.2.二二自由度手腕自由度手腕機(jī)器人腕部的可以由一個(gè)滾轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個(gè)彎轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)聯(lián)合構(gòu)成滾轉(zhuǎn)彎轉(zhuǎn)機(jī)器人腕部的可以由一

46、個(gè)滾轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個(gè)彎轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)聯(lián)合構(gòu)成滾轉(zhuǎn)彎轉(zhuǎn)BRBR關(guān)關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)；或由兩個(gè)彎轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組成節(jié)實(shí)現(xiàn)；或由兩個(gè)彎轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組成BBBB關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)；但不能用兩個(gè)滾轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)；但不能用兩個(gè)滾轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)RRRR構(gòu)成二自由度腕部，因?yàn)閮蓚€(gè)滾轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)是重復(fù)的，實(shí)際上只起到單構(gòu)成二自由度腕部，因?yàn)閮蓚€(gè)滾轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)是重復(fù)的，實(shí)際上只起到單自由度的作用。自由度的作用。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3. .3 3工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的腕部的腕部3.3.三三自由度手腕自由度手腕由由R R關(guān)節(jié)和關(guān)節(jié)和B B關(guān)節(jié)的組合構(gòu)成的三自由度腕部可以有多種形式，實(shí)現(xiàn)臂轉(zhuǎn)、關(guān)節(jié)的組合構(gòu)成的三自由度腕部可以有多種形

47、式，實(shí)現(xiàn)臂轉(zhuǎn)、手轉(zhuǎn)和腕擺功能?？梢宰C明，三自由度腕部能使手部取得空間任意姿態(tài)。手轉(zhuǎn)和腕擺功能?？梢宰C明，三自由度腕部能使手部取得空間任意姿態(tài)。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3. .3.33.3工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的腕部驅(qū)動(dòng)方式的腕部驅(qū)動(dòng)方式多數(shù)機(jī)器人將腕部結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部分安排在小臂上。首先設(shè)法使幾個(gè)電機(jī)同多數(shù)機(jī)器人將腕部結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部分安排在小臂上。首先設(shè)法使幾個(gè)電機(jī)同軸旋轉(zhuǎn)的心軸和多層套簡(jiǎn)上去，當(dāng)運(yùn)動(dòng)傳入腕部后再分別實(shí)現(xiàn)各個(gè)動(dòng)作。軸旋轉(zhuǎn)的心軸和多層套簡(jiǎn)上去，當(dāng)運(yùn)動(dòng)傳入腕部后再分別實(shí)現(xiàn)各個(gè)動(dòng)作。從驅(qū)動(dòng)方式看，腕部驅(qū)動(dòng)一般有兩種形式，即直接驅(qū)動(dòng)和遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)。從驅(qū)動(dòng)方式看，

48、腕部驅(qū)動(dòng)一般有兩種形式，即直接驅(qū)動(dòng)和遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)。1 1直接驅(qū)動(dòng)直接驅(qū)動(dòng)直接驅(qū)動(dòng)是指驅(qū)動(dòng)器安裝在腕部運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)的附近直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)直接驅(qū)動(dòng)是指驅(qū)動(dòng)器安裝在腕部運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)的附近直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)剛度好，但腕部的尺寸和質(zhì)量大、慣量大。剛度好，但腕部的尺寸和質(zhì)量大、慣量大。驅(qū)動(dòng)源直接裝在腕部上，這種直驅(qū)動(dòng)源直接裝在腕部上，這種直接驅(qū)動(dòng)腕部的關(guān)鍵是能否設(shè)計(jì)和接驅(qū)動(dòng)腕部的關(guān)鍵是能否設(shè)計(jì)和加工出而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、驅(qū)動(dòng)性能加工出而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、驅(qū)動(dòng)性能好的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)。好的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá)。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3. .3.33.3工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的腕部驅(qū)

49、動(dòng)方式的腕部驅(qū)動(dòng)方式2 2遠(yuǎn)程遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)距離傳動(dòng)方式的驅(qū)動(dòng)器安裝在機(jī)器人的大臂、機(jī)座或小臂遠(yuǎn)端，通過(guò)機(jī)遠(yuǎn)距離傳動(dòng)方式的驅(qū)動(dòng)器安裝在機(jī)器人的大臂、機(jī)座或小臂遠(yuǎn)端，通過(guò)機(jī)構(gòu)間接驅(qū)動(dòng)腕部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，因而腕部的結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸和質(zhì)量小，對(duì)改善構(gòu)間接驅(qū)動(dòng)腕部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，因而腕部的結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸和質(zhì)量小，對(duì)改善機(jī)器人的整體性能有好處，但傳動(dòng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，傳動(dòng)剛度也降低了。軸機(jī)器人的整體性能有好處，但傳動(dòng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，傳動(dòng)剛度也降低了。軸I I做回做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，軸轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，軸做俯仰運(yùn)動(dòng)，軸做俯仰運(yùn)動(dòng)，軸做偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。做偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3. .3.33.3工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)

50、器人的腕部驅(qū)動(dòng)方式的腕部驅(qū)動(dòng)方式3 3機(jī)器人的柔順腕部機(jī)器人的柔順腕部一般來(lái)說(shuō)，在用機(jī)器人進(jìn)行精密裝配作業(yè)中，當(dāng)被裝配零件不一致，工件一般來(lái)說(shuō)，在用機(jī)器人進(jìn)行精密裝配作業(yè)中，當(dāng)被裝配零件不一致，工件的定位夾具的定位精度不能滿足裝配要求時(shí)，會(huì)導(dǎo)致裝配困難。這就要求的定位夾具的定位精度不能滿足裝配要求時(shí)，會(huì)導(dǎo)致裝配困難。這就要求在裝配動(dòng)作時(shí)具有柔順性，柔順裝配技術(shù)有兩種，包括主動(dòng)柔順裝配和被在裝配動(dòng)作時(shí)具有柔順性，柔順裝配技術(shù)有兩種，包括主動(dòng)柔順裝配和被動(dòng)柔順裝配。動(dòng)柔順裝配。（1 1）主動(dòng)柔順裝配）主動(dòng)柔順裝配檢測(cè)、控制的角度，采取各種不同的搜索方法，可以實(shí)現(xiàn)邊校正邊裝配。檢測(cè)、控制的角度，采取

51、各種不同的搜索方法，可以實(shí)現(xiàn)邊校正邊裝配。如在手爪上安裝視覺(jué)傳感器、力傳感器等檢測(cè)元件，這種柔順裝配稱(chēng)為如在手爪上安裝視覺(jué)傳感器、力傳感器等檢測(cè)元件，這種柔順裝配稱(chēng)為“主動(dòng)柔順裝配主動(dòng)柔順裝配”。主動(dòng)柔順裝配需配備一定功能的傳感器，價(jià)格較貴。主動(dòng)柔順裝配需配備一定功能的傳感器，價(jià)格較貴。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3. .3.33.3工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的腕部驅(qū)動(dòng)方式的腕部驅(qū)動(dòng)方式3 3機(jī)器人的柔順腕部機(jī)器人的柔順腕部（2 2）被被動(dòng)柔順裝配動(dòng)柔順裝配被動(dòng)柔順是利用不帶動(dòng)力的機(jī)構(gòu)來(lái)控制手爪的運(yùn)被動(dòng)柔順是利用不帶動(dòng)力的機(jī)構(gòu)來(lái)控制手爪的運(yùn)動(dòng)以補(bǔ)償其位置誤差。在需要被

52、動(dòng)柔順裝配的機(jī)動(dòng)以補(bǔ)償其位置誤差。在需要被動(dòng)柔順裝配的機(jī)器人結(jié)構(gòu)里，一般是在腕部配置一個(gè)角度可調(diào)的器人結(jié)構(gòu)里，一般是在腕部配置一個(gè)角度可調(diào)的柔順環(huán)節(jié)以滿足柔順裝配的需要。這種柔順裝配柔順環(huán)節(jié)以滿足柔順裝配的需要。這種柔順裝配技術(shù)稱(chēng)為技術(shù)稱(chēng)為“被動(dòng)柔順裝配（被動(dòng)柔順裝配（RCC)”RCC)”。被動(dòng)柔順腕。被動(dòng)柔順腕部結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，價(jià)格比較便宜，裝配速度快。部結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，價(jià)格比較便宜，裝配速度快。相比主動(dòng)柔順裝配技術(shù)，它要求裝配件要有傾角相比主動(dòng)柔順裝配技術(shù)，它要求裝配件要有傾角，允許的校正補(bǔ)償量受到傾角的限制，軸孔間隙，允許的校正補(bǔ)償量受到傾角的限制，軸孔間隙不能太小。不能太小。第第3 3章章

53、 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3. .4 4工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的末端執(zhí)行器（即手部）的末端執(zhí)行器（即手部）機(jī)器人的手部是指安裝于機(jī)器人手臂末端，直接作用于工作對(duì)象的裝置。工業(yè)機(jī)器人的手部是指安裝于機(jī)器人手臂末端，直接作用于工作對(duì)象的裝置。工業(yè)機(jī)器人所要完成的各種操作，最終都必須通過(guò)手部來(lái)得以實(shí)現(xiàn)；同時(shí)手部的結(jié)機(jī)器人所要完成的各種操作，最終都必須通過(guò)手部來(lái)得以實(shí)現(xiàn)；同時(shí)手部的結(jié)構(gòu)、重量，又有著直接的、顯著的影響。構(gòu)、重量，又有著直接的、顯著的影響。1. 1.手部的分類(lèi)手部的分類(lèi)人體的手是具有許多關(guān)節(jié)的多個(gè)手指的手，可以巧妙地完成許多復(fù)雜的作業(yè)，人體的手是具有許多關(guān)節(jié)的多個(gè)手指的

54、手，可以巧妙地完成許多復(fù)雜的作業(yè)，如制作物品、使用工具、作各種手勢(shì)等。在這些功能中，機(jī)器人技術(shù)中主要關(guān)如制作物品、使用工具、作各種手勢(shì)等。在這些功能中，機(jī)器人技術(shù)中主要關(guān)心的是手的作業(yè)功能。人手的作業(yè)功能大致可分為心的是手的作業(yè)功能。人手的作業(yè)功能大致可分為“抓取抓取”和和“操作操作”兩類(lèi)，兩類(lèi)，而抓取又分為捏、夾、握三小類(lèi)。每一小類(lèi)又可分為多種形態(tài)。機(jī)器人手部設(shè)而抓取又分為捏、夾、握三小類(lèi)。每一小類(lèi)又可分為多種形態(tài)。機(jī)器人手部設(shè)計(jì)中，由于機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)方面的限制，很難設(shè)計(jì)出像人手那樣的通用裝置；計(jì)中，由于機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)方面的限制，很難設(shè)計(jì)出像人手那樣的通用裝置；同時(shí)對(duì)多數(shù)工作現(xiàn)場(chǎng)來(lái)說(shuō)，對(duì)機(jī)器

55、人的工作要求是有限的，因此機(jī)器人手部的同時(shí)對(duì)多數(shù)工作現(xiàn)場(chǎng)來(lái)說(shuō)，對(duì)機(jī)器人的工作要求是有限的，因此機(jī)器人手部的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)一定的工作對(duì)象來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)主要是針對(duì)一定的工作對(duì)象來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。根據(jù)手部的結(jié)構(gòu)和在工作中完成的功能，常見(jiàn)的工業(yè)機(jī)器人手部一般分為三大根據(jù)手部的結(jié)構(gòu)和在工作中完成的功能，常見(jiàn)的工業(yè)機(jī)器人手部一般分為三大類(lèi)：類(lèi)： 機(jī)械手部機(jī)械手部( (兩指一三指、變形指兩指一三指、變形指)( )(機(jī)械手爪機(jī)械手爪) )； 特殊手部特殊手部( (吸盤(pán)、噴槍、焊槍等吸盤(pán)、噴槍、焊槍等)( )(特殊末端特殊末端) )； 通用手部通用手部( (兩指一五指兩指一五指) )。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人

56、的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3. .4 4工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的末端執(zhí)行器（即手部）的末端執(zhí)行器（即手部）2.2.機(jī)械手部機(jī)械手部機(jī)械手部是目前應(yīng)用最廣的手部形式，可見(jiàn)于多種的生產(chǎn)線機(jī)器人中。它主要機(jī)械手部是目前應(yīng)用最廣的手部形式，可見(jiàn)于多種的生產(chǎn)線機(jī)器人中。它主要是利用開(kāi)閉的機(jī)械機(jī)構(gòu)，來(lái)實(shí)現(xiàn)特定物體的抓取。其主要的組成部分是手指，是利用開(kāi)閉的機(jī)械機(jī)構(gòu)，來(lái)實(shí)現(xiàn)特定物體的抓取。其主要的組成部分是手指，利用手指的相對(duì)運(yùn)動(dòng)就可抓取物體。手指一般常采用剛性的，抓取面按物體外利用手指的相對(duì)運(yùn)動(dòng)就可抓取物體。手指一般常采用剛性的，抓取面按物體外形包絡(luò)線形成凹陷或形包絡(luò)線形成凹陷或v v形槽。多數(shù)的機(jī)

57、械手部只有兩個(gè)手指，有時(shí)也使用像三爪形槽。多數(shù)的機(jī)械手部只有兩個(gè)手指，有時(shí)也使用像三爪卡盤(pán)式的三指結(jié)構(gòu)，另外還有利用連桿機(jī)構(gòu)使手指形狀隨手指開(kāi)閉動(dòng)作發(fā)生一卡盤(pán)式的三指結(jié)構(gòu)，另外還有利用連桿機(jī)構(gòu)使手指形狀隨手指開(kāi)閉動(dòng)作發(fā)生一定變化的手部。定變化的手部。3.3.特殊手部特殊手部機(jī)械手部對(duì)于特定對(duì)象可保證完成規(guī)定作業(yè)，但能適應(yīng)的作業(yè)種類(lèi)有限。在要機(jī)械手部對(duì)于特定對(duì)象可保證完成規(guī)定作業(yè)，但能適應(yīng)的作業(yè)種類(lèi)有限。在要求能操作大型、易碎或柔軟物體的作業(yè)中，采用剛性手指的機(jī)械手是無(wú)法抓取求能操作大型、易碎或柔軟物體的作業(yè)中，采用剛性手指的機(jī)械手是無(wú)法抓取對(duì)象的。同時(shí)，機(jī)械手部一般來(lái)說(shuō)重量、體積較大，給使用帶

58、來(lái)局限。在這種對(duì)象的。同時(shí)，機(jī)械手部一般來(lái)說(shuō)重量、體積較大，給使用帶來(lái)局限。在這種情況下，即需采用適合所要求作業(yè)的特殊裝置即特殊手部。同時(shí)，根據(jù)不同作情況下，即需采用適合所要求作業(yè)的特殊裝置即特殊手部。同時(shí)，根據(jù)不同作業(yè)要求，準(zhǔn)備若干個(gè)特殊手部，將它們替換安裝，即可以使機(jī)器人成為通用性業(yè)要求，準(zhǔn)備若干個(gè)特殊手部，將它們替換安裝，即可以使機(jī)器人成為通用性很強(qiáng)的機(jī)械，從而機(jī)器人的優(yōu)越性更能得以體現(xiàn)。很強(qiáng)的機(jī)械，從而機(jī)器人的優(yōu)越性更能得以體現(xiàn)。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3. .4 4工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的末端執(zhí)行器（即手部）的末端執(zhí)行器（即手部）3.3.特殊手部特殊

59、手部根據(jù)特殊手部的工作原理，常見(jiàn)的特殊手部有以下三種：氣吸式、磁吸式和噴根據(jù)特殊手部的工作原理，常見(jiàn)的特殊手部有以下三種：氣吸式、磁吸式和噴射式。射式。 氣吸式氣吸式氣吸式手部按形成真空或負(fù)壓的方法可將其分為真空吸盤(pán)式、氣流負(fù)壓吸盤(pán)式氣吸式手部按形成真空或負(fù)壓的方法可將其分為真空吸盤(pán)式、氣流負(fù)壓吸盤(pán)式和擠氣負(fù)壓吸盤(pán)式。在這幾種方式中，真空式吸盤(pán)吸附可靠、吸力大、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)和擠氣負(fù)壓吸盤(pán)式。在這幾種方式中，真空式吸盤(pán)吸附可靠、吸力大、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，應(yīng)用最為廣泛。在目前電視機(jī)生產(chǎn)線中，電視機(jī)半成品在制造單、價(jià)格便宜，應(yīng)用最為廣泛。在目前電視機(jī)生產(chǎn)線中，電視機(jī)半成品在制造和裝配過(guò)程中的搬運(yùn)和位置調(diào)

60、整，主要采用真空吸盤(pán)的手部。工作過(guò)程中，吸和裝配過(guò)程中的搬運(yùn)和位置調(diào)整，主要采用真空吸盤(pán)的手部。工作過(guò)程中，吸盤(pán)靠近電視機(jī)屏幕，真空發(fā)生器工作使吸盤(pán)吸緊屏幕，實(shí)現(xiàn)半成品電視機(jī)的抓盤(pán)靠近電視機(jī)屏幕，真空發(fā)生器工作使吸盤(pán)吸緊屏幕，實(shí)現(xiàn)半成品電視機(jī)的抓取和搬運(yùn)。取和搬運(yùn)。第第3 3章章 工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)3 3. .4 4工業(yè)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人的末端執(zhí)行器（即手部）的末端執(zhí)行器（即手部）3.3.特殊手部特殊手部 磁吸式磁吸式磁吸式手部主要是利用電磁吸盤(pán)來(lái)完成工件的抓取，通過(guò)電磁線圈中電流的通磁吸式手部主要是利用電磁吸盤(pán)來(lái)完成工件的抓取，通過(guò)電磁線圈中電流的通斷來(lái)完成吸附操作。它的