機器人腕部結(jié)構(gòu)

1、1、定義:腕部是臂部和手部的連接件，起支承手部和改變手部姿態(tài)的作用。 2、手腕的自由度：n 為了使手部能處于空間任意方向，要求腕部能實現(xiàn)對空間三個坐標(biāo)軸X、Y、Z的旋轉(zhuǎn)運動。這便是腕部運動的三個自由度，分別稱為翻轉(zhuǎn)R（Roll）、俯仰P（Pitch）和偏轉(zhuǎn)Y（Yaw）。n 并不是所有的手腕都必須具備三個自由度，而是根據(jù)實際使用的工作性能要求來確定。腕部坐標(biāo)系 手腕的偏轉(zhuǎn)手腕的仰俯 手腕的回轉(zhuǎn)3、手腕的設(shè)計要求n 結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕；n 動作靈活、平穩(wěn)，定位精度高；n 強度、剛度高；n 與臂部及手部的連接部位的合理連接結(jié)構(gòu)，傳感器和驅(qū)動裝置的合理布局及安裝等。4、手腕的分類（1）二自由度手腕： 可

2、以由一個R關(guān)節(jié)和一個B關(guān)節(jié)聯(lián)合構(gòu)成BR關(guān)節(jié)實現(xiàn)，或由兩個B關(guān)節(jié)組成BB關(guān)節(jié)實現(xiàn)，但不能由兩個RR關(guān)節(jié)構(gòu)成二自由度手腕，因為兩個R關(guān)節(jié)的功能是重復(fù)的，實際上只起到單自由度的作用。 BR手腕 BB手腕 RR手腕（屬于單自由度）（2）三自由度手腕：有R關(guān)節(jié)和B關(guān)節(jié)的組合構(gòu)成的三自由度手腕可以有多種型式，實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)、俯仰和偏轉(zhuǎn)功能。 BBR手腕 BRR手腕5.按手腕的驅(qū)動方式分：n 直接驅(qū)動手腕： n 驅(qū)動源直接裝在手腕上。這種直接驅(qū)動手腕的關(guān)鍵是能否設(shè)計和加工出尺寸小、重量輕而驅(qū)動扭矩大、驅(qū)動性能好的驅(qū)動電機或液壓馬達(dá)。n 遠(yuǎn)距離傳動手腕： n 有時為了保證具有足夠大的驅(qū)動力，驅(qū)動裝置又不能做得足夠小

3、，同時也為了減輕手腕的重量，采用遠(yuǎn)距離的驅(qū)動方式，可以實現(xiàn)三個自由度的運動。 液壓直接驅(qū)動BBR手腕圖例 遠(yuǎn)距離傳動手腕圖例6、典型結(jié)構(gòu)（1）擺動液壓缸（又稱回轉(zhuǎn)液壓缸）： n 結(jié)構(gòu)： n 由缸體、隔板、葉片、花鍵套等主要部件構(gòu)成。其中葉片7固定在轉(zhuǎn)子上，用花鍵將轉(zhuǎn)子與驅(qū)動軸連接，用螺栓2將隔板與缸體連接。n 工作原理： n 在密封的缸體內(nèi)，隔板與活動葉片之間圍成兩個油腔，相當(dāng)油缸中的無桿腔和有桿腔。液壓力作用在活動葉片的端面上，對傳動軸中心產(chǎn)生力矩使被驅(qū)動軸轉(zhuǎn)動。擺動缸轉(zhuǎn)角在270°左右。（2）單自由度回轉(zhuǎn)運動手腕 ：n 結(jié)構(gòu)特點： n 機器人手部的張合是由汽缸驅(qū)動的，而手腕的回轉(zhuǎn)

4、運動則由回轉(zhuǎn)液壓缸實現(xiàn)。n 工作原理：n 將夾緊汽缸的外殼與擺動油缸的動片連接在一起，當(dāng)擺動液壓缸中不同的油腔中進(jìn)油時，即可實現(xiàn)手腕不同方向的擺動。（3）雙回轉(zhuǎn)油缸驅(qū)動手腕 ：n 結(jié)構(gòu)特點：n 采用雙回轉(zhuǎn)油缸驅(qū)動，一個帶動手腕作俯仰運動，另一個油缸帶動手腕作回轉(zhuǎn)運動。n V-V視圖表示的回轉(zhuǎn)缸中動片帶動回轉(zhuǎn)油缸的剛體，定片與固定中心軸聯(lián)結(jié)實現(xiàn)俯仰運動；L-L視圖表示回轉(zhuǎn)缸中動片與回轉(zhuǎn)中心軸聯(lián)結(jié)，定片與油缸缸體聯(lián)結(jié)實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動。（4）輪系驅(qū)動的二自由度BR手腕： n 結(jié)構(gòu)特點： n 由輪系驅(qū)動可實現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)和俯仰運動，其中手腕的回轉(zhuǎn)運動由傳動軸S傳遞，手腕的俯仰運動由傳動軸B傳遞。n 回轉(zhuǎn)運動：

5、 軸S旋轉(zhuǎn)錐齒輪副Z1、Z2錐齒輪副Z3、Z4手腕與錐齒輪Z4為一體手腕實現(xiàn)繞C軸的旋轉(zhuǎn)運動n 俯仰運動： 軸B旋轉(zhuǎn)錐齒輪副Z5、Z6軸A旋轉(zhuǎn)手腕殼體7與軸A固聯(lián)手腕實現(xiàn)繞A軸的俯仰運動n 附加回轉(zhuǎn)運動： 軸S不轉(zhuǎn)而B軸回轉(zhuǎn)錐齒輪Z3不轉(zhuǎn)錐齒輪Z3、Z4相嚙合迫使Z4繞C軸線有一個附加的自轉(zhuǎn)，即為附加回轉(zhuǎn)運動。n 附加回轉(zhuǎn)運動在實際使用時應(yīng)予以考慮。必要時應(yīng)加以利用或補償。（5）輪系驅(qū)動的三自由度手腕： n 結(jié)構(gòu)特點：n 該機構(gòu)為由齒輪、鏈輪傳動實現(xiàn)的偏轉(zhuǎn)、俯仰和回轉(zhuǎn)三個自由度運動的手腕結(jié)構(gòu)。n 回轉(zhuǎn)運動：n 軸S旋轉(zhuǎn)齒輪副Z10/Z23、Z23/Z11錐齒輪副Z12、Z13錐齒輪副Z14、Z15手腕與錐齒輪Z15為一體手腕實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動n 俯仰運動：n 軸B旋轉(zhuǎn)齒輪副Z24/Z21，Z21/Z22齒輪副Z20、Z16齒輪副Z16、Z17齒輪副Z17、Z18軸19旋轉(zhuǎn)手腕殼體與軸19