機(jī)器人結(jié)構(gòu)（課堂PPT）

1、1第二章 機(jī)器人基本結(jié)構(gòu)邵長星2機(jī)器人基本構(gòu)成 不同類型機(jī)器人機(jī)械、電氣、控制結(jié)構(gòu)不同； 機(jī)器人系統(tǒng)通常三大部分：機(jī)械部分、傳感部分和控制部分；六個(gè)子系統(tǒng)：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)、機(jī)器人環(huán)境交互系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成；3機(jī)械系統(tǒng) 機(jī)械系統(tǒng)又稱操作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)，由一系列連桿、關(guān)節(jié)或其他形式的運(yùn)動(dòng)部件組成，通常包括機(jī)座、立柱、腰關(guān)節(jié)、臂關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)和手爪等，構(gòu)成多自由度機(jī)械系統(tǒng)。 工業(yè)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)由機(jī)身、手臂和末端執(zhí)行器組成，機(jī)身可具有行走機(jī)構(gòu)，手臂一般有上臂、下臂和手腕組成，末端執(zhí)行器直接裝在手腕上，可以是兩手指或多手指手爪，可以是噴漆槍、焊槍等作業(yè)工具。4驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 感知

2、系統(tǒng) 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要指驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的機(jī)械裝置，根據(jù)驅(qū)動(dòng)源不同可分為電動(dòng)、液壓、氣動(dòng)三種或三者結(jié)合一起的綜合系統(tǒng)；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以直接與機(jī)械系統(tǒng)相連，或通過皮帶、鏈條、齒輪等機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)間接相連； 感知系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成，獲取內(nèi)部和外部環(huán)境狀態(tài)信息，確定機(jī)械部件各部分的運(yùn)行軌跡、狀態(tài)、位置和速度等信息，使機(jī)械部件各部分按預(yù)定程序和工作需要進(jìn)行動(dòng)作。智能傳感器的使用提高了機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性、適應(yīng)性和智能化水平。人類感知系統(tǒng)對(duì)外部信息獲取比較靈巧，但一些特殊信息傳感器感知更有效。5控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指令程序以及從傳感器反饋回來的信號(hào)支配機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成規(guī)定的運(yùn)

3、動(dòng)和功能。若不具備信息反饋特種，則為開環(huán)控制系統(tǒng)；具備信息反饋特征則為閉環(huán)控制系統(tǒng)。根據(jù)控制原理可分為程序控制系統(tǒng)，適應(yīng)性控制系統(tǒng)，人工智能控制系統(tǒng)；根據(jù)控制運(yùn)動(dòng)形式分為點(diǎn)位控制和軌跡控制。6交互系統(tǒng) 機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與外部環(huán)境中的設(shè)備相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)。機(jī)器人可以與外部設(shè)備集成為一個(gè)功能單元，如加工制造單元、焊接單元、裝配單元等；也可以是多臺(tái)機(jī)器人、多臺(tái)機(jī)床、設(shè)備、零件存儲(chǔ)裝置等集成為一個(gè)可執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)的功能單元。 人機(jī)交互系統(tǒng)是操作人員參與機(jī)器人控制并與機(jī)器人進(jìn)行聯(lián)系的裝置，如計(jì)算機(jī)終端、指令控制臺(tái)、信息顯示板及危險(xiǎn)信號(hào)報(bào)警器等。主要有兩類：指令給定裝置和信息顯示裝置。7

4、機(jī)器人主要技術(shù)參數(shù) 機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)反映了機(jī)器人可勝任的工作、具有的最高操作性能等情況，是選擇、設(shè)計(jì)、應(yīng)用機(jī)器人所必須考慮的問題。主要技術(shù)參數(shù)有：自由度、分辨率、精度、重復(fù)定位精度、工作范圍、承載能力及最大速度等。8自由度機(jī)器人自由度是指機(jī)器人所具有的獨(dú)立坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，一般不包括手部（末端操作器）的開合自由度，表示了機(jī)器人動(dòng)作靈活的尺度。一般描述一個(gè)物體的位置和姿態(tài)需要六個(gè)自由度；機(jī)器人自由度是根據(jù)用途設(shè)計(jì)的，可多用六個(gè)自由度，也可小于六個(gè)自由度。三自由度機(jī)器人：底座水平轉(zhuǎn)動(dòng)，上臂彎曲，肘彎曲；自由度多通用性好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，矛盾。工業(yè)機(jī)器人自由度選擇與生產(chǎn)要求有關(guān)：批量生產(chǎn)要求速度快、可靠

5、性高，自由度可以少些；更換產(chǎn)品，增加柔性，自由度可多。工業(yè)機(jī)器人自由度一般46個(gè)，7個(gè)以上為冗余自由度，主要增加避障。9分辨率 分辨率由系統(tǒng)設(shè)計(jì)檢測參數(shù)決定，受位置反饋檢測單元性能影響。 分為編程分辨率和控制分辨率，統(tǒng)稱系統(tǒng)分辨率； 編程分辨率指程序中可以設(shè)定的最小距離單位，又稱基準(zhǔn)分辨率。如電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)0.1度，指尖移動(dòng)直線距離0.01mm。 控制分辨率是位置反饋回路能檢測到的最小位移量。如1000線增量式碼盤，0.36度。10精度 機(jī)器人精度主要依賴于機(jī)械誤差、控制算法誤差和分辨率系統(tǒng)誤差。 機(jī)械誤差主要產(chǎn)生于傳動(dòng)誤差、關(guān)節(jié)間隙、連桿機(jī)構(gòu)撓性。傳動(dòng)誤差由齒輪間隙、螺距誤差等引起；關(guān)節(jié)間隙由關(guān)

6、節(jié)處的軸承間隙、諧波齒隙等引起；撓性隨機(jī)器人位形、負(fù)載變化而變化。 控制算法誤差指算法能否得到精確描述的直接解和運(yùn)算字長造成的BIT誤差（?。?分辨率系統(tǒng)誤差可取1/2基準(zhǔn)分辨率；機(jī)器人精度可以認(rèn)為1/2基準(zhǔn)分辨率和機(jī)械誤差的綜合；若機(jī)械綜合誤差達(dá)到1/2分辨率，則精度等于分辨率。11重復(fù)定位精度 重復(fù)定位精度是關(guān)于精度的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。 任何一臺(tái)機(jī)器人在同一環(huán)境、同一條件、同一動(dòng)作、同一指令下，每一次動(dòng)作位置不可能完全一致，重復(fù)定位精度是指各次不同位置距離平均位置的最大偏差， 重復(fù)定位精度0.2： 不同速度、不同方位反復(fù)試驗(yàn)次數(shù)越多重復(fù)定位精度評(píng)價(jià)越準(zhǔn)確；12工作范圍 指手臂安裝點(diǎn)或手腕中心所能

7、達(dá)到的空間區(qū)域，末端操作器形狀尺寸多樣，不考慮； 機(jī)器人工作范圍的形狀和大小非常重要，作業(yè)死區(qū)，和自由度數(shù)目和組合有關(guān)；13工作速度 承載能力 工作速度是指機(jī)器人在工作載荷條件下，勻速運(yùn)動(dòng)過程中，機(jī)械接口中心或工具中心點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)所移動(dòng)的距離或轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。 一般給出主要運(yùn)動(dòng)自由度的最大穩(wěn)定速度，實(shí)際還要考慮最大加速度變化率和最大減速度變化率，效率速度，動(dòng)作平穩(wěn)和精度。 承載能力指機(jī)器人在工作范圍內(nèi)任何位置上所能承受的最大負(fù)載，一般用質(zhì)量、力矩、慣性矩表示。還和運(yùn)行速度和加速度大小方向有關(guān)，一般規(guī)定高速運(yùn)行時(shí)所能抓取的工件重量作為承載能力指標(biāo)。14人手臂機(jī)能初步分析 人上肢分大臂、小臂、手部，

8、6個(gè)自由度，手21個(gè)自由度； 考慮被夾持物的大小、形狀、姿態(tài)、重量、軟硬、外力及放置環(huán)境；15工業(yè)機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)本體結(jié)構(gòu)指機(jī)體結(jié)構(gòu)和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，是機(jī)器人的支持基礎(chǔ)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)；結(jié)構(gòu)形式多樣，通常由手部、手腕、手臂、機(jī)身、行走機(jī)構(gòu)組成；手部：手抓或末端操作器，配在手腕上，抓取物體；手腕：改變手部空間方向并將作業(yè)載荷傳到手臂，獨(dú)立自由度；手臂：將被抓取工件傳送到給定位置，并將載荷傳遞到機(jī)座；機(jī)身：支撐作用，基礎(chǔ)部分；移動(dòng)機(jī)構(gòu)：移動(dòng)機(jī)器人，一定空間范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，臂桿質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)靜，動(dòng)態(tài)剛度高，固有頻率避開機(jī)器人工作頻率；16機(jī)器人本體材料 從結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性出發(fā)選擇材料要求： 強(qiáng)度高，減少臂桿截面積，減

9、輕質(zhì)量； 彈性模量大，變形小，剛度大； 重量輕，減小慣性力，選高彈性模量、低密度材料； 阻尼大，運(yùn)動(dòng)后平穩(wěn)停下，加大阻尼，吸收殘余振動(dòng)能量； 經(jīng)濟(jì)性；17機(jī)器人本體常用材料 碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼，強(qiáng)度大，彈性模量大，抗變形能力強(qiáng)，應(yīng)用最廣； 鋁、鋁合金及其他輕合金，彈性模量不大，但密度小，比值可與鋼相比； 纖維增強(qiáng)合金，石墨纖維增強(qiáng)鎂合金，彈性模量/密度非常大，昂貴； 陶瓷，品質(zhì)良好，易碎，日本，小型高精度機(jī)器人使用； 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，比值大，阻尼大（疊層復(fù)合材料），老化、蠕變、高溫膨脹等問題，高速機(jī)器人應(yīng)用； 粘彈性大阻尼材料，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行約束阻尼處理，減小振動(dòng)；18機(jī)器人手部手部特點(diǎn)：與

10、手腕相連可拆卸，電、氣、液接口，根據(jù)對(duì)象不同可以方便拆卸更換；末端執(zhí)行器，手，爪，工具；通用性差，專用裝置，某類工件某項(xiàng)作業(yè)任務(wù)；獨(dú)立部件，機(jī)身、手臂和手部，完成作業(yè)好壞以及柔性作業(yè)好壞的關(guān)鍵部件； 手部是最重要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，功能和形態(tài)上分為工業(yè)機(jī)器人手部和仿人機(jī)器人手部； 手部主要是用來握持工件或工具進(jìn)行操作，由于握持對(duì)象的形狀、尺寸、重量、材質(zhì)的不同，其工作原理和形態(tài)結(jié)構(gòu)也不同，按握持原理可分為夾鉗式和吸附式兩類。19機(jī)器人手部分類功能形態(tài)工業(yè)機(jī)器人手部仿人機(jī)器人手部握持原理夾鉗式吸附式手指傳動(dòng)機(jī)構(gòu)V型指平面指尖指特形指回轉(zhuǎn)型平移型平面平移直線往復(fù)磁吸氣吸真空吸負(fù)壓吸擠壓吸20夾鉗式手部 常

11、用形式，由手指（手爪）、驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和承接支架組成，通過手爪開閉動(dòng)作實(shí)現(xiàn)夾持；21手指 直接與物件接觸，張開與閉合實(shí)現(xiàn)了對(duì)物件的松開和夾緊； 適當(dāng)?shù)拈_閉范圍，足夠握力，相應(yīng)精度； 通常兩個(gè)手指，或三個(gè)，結(jié)構(gòu)形式取決于被夾持工件的形狀和特性；V形指：圓柱形，平面指：方形工件；尖指：小型或柔性工件；專用：形狀不規(guī)則工件；22手指面 根據(jù)工件形狀、大小、及被夾持部位材質(zhì)軟硬、表面性質(zhì)不同，有光滑值面、齒形指面和柔性指面； 光滑指面：指面平整光滑，已加工表面受損 齒形指面：指面有齒紋，毛坯或半成品，增加摩擦力，確保夾緊可靠； 柔性指面：指面鑲襯橡膠、泡沫、石棉等，夾持已加工表面、熾熱件，或薄壁件

12、或脆性工件，增加摩擦，保護(hù)工件表面，隔熱等；23夾鉗式傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 以向手指傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)夾緊和松開動(dòng)作，回轉(zhuǎn)型和平移型兩類； 夾鉗式手部多用回轉(zhuǎn)型，手指是一對(duì)或幾對(duì)杠桿，同斜楔、滑槽、連桿、齒輪、蝸輪蝸桿或螺桿組成復(fù)合式杠桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以改變傳力比及運(yùn)動(dòng)方向；斜楔式回轉(zhuǎn)型手部：斜楔向上，向下：24回轉(zhuǎn)型傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 滑槽式杠桿回轉(zhuǎn)型：杠桿一端裝V形指，一端開長滑槽，驅(qū)動(dòng)桿（上下），圓柱銷； 雙支點(diǎn)連桿杠桿式回轉(zhuǎn)型手部：驅(qū)動(dòng)桿與連桿由鉸銷鉸接；齒輪杠桿式回轉(zhuǎn)型手部，驅(qū)動(dòng)桿末端有雙面齒條，與串形齒輪嚙合，扇齒輪與手指固連；25平移型傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 平移型夾鉗式手部是通過手指的指面做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，或平面移動(dòng)

13、實(shí)現(xiàn)開張與閉合動(dòng)作，常用來夾持具有平行平面的工件（如箱體），結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，應(yīng)用不如回轉(zhuǎn)型廣泛； 根據(jù)結(jié)構(gòu)分為平面平行移動(dòng)機(jī)構(gòu)和直線往復(fù)移動(dòng)機(jī)構(gòu)：驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)元件帶動(dòng)平行四邊形鉸鏈機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)手指平移；直線往復(fù)移動(dòng)；26平移型傳動(dòng)機(jī)構(gòu) a,b齒輪條傳動(dòng)，c連桿斜滑槽傳動(dòng)； 斜楔平移，連桿杠桿平移，螺旋斜楔平移，27吸附式手部 依靠吸附力取料，分氣吸附和磁吸附兩種，適用于爪取大平面、易碎、微小物體； 氣吸式手部是常用的一種吸持式裝置，利用吸盤內(nèi)壓力和大氣壓力差工作，由吸盤、吸盤架及進(jìn)排氣系統(tǒng)組成，結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、使用方便；應(yīng)用于非金屬材料（板材、紙張、玻璃等）或不可有剩磁的材料吸附；要求物體表面平整

14、光滑，無透氣空隙； 形成壓力差方式：真空吸附、氣流負(fù)壓吸附、擠壓吸附；28真空吸附式手部 真空泵產(chǎn)生真空，真空度高，吸力大，工作可靠，成本高； 橡膠盤，靠近物體表面，抽真空，吸附；接通大氣，放下； 背部球鉸接；29氣流負(fù)壓氣吸式手部 壓縮空氣高速流經(jīng)噴嘴，腔內(nèi)氣體被高速氣流帶走形成負(fù)壓，完成取物；切斷壓縮空氣即可釋放； 壓縮空氣取來方便，成本低；30擠壓排氣式手部 取料時(shí)吸盤壓緊物體，吸盤變形，擠出多余氣體，手部上升靠吸盤恢復(fù)力形成負(fù)壓將物體吸??；壓下推桿連同大氣釋放； 結(jié)構(gòu)簡單，吸附力小，防止漏氣，不宜長期保持；31磁吸式手部 依靠永磁體或電磁鐵的磁力吸附，單位面積吸力大，對(duì)工件表面粗糙度、

15、通孔、溝槽無特殊要求，但只對(duì)鐵磁物體起作用，被吸工件存在剩磁，鐵屑； 原理：銜鐵，隔磁材料，磁力線形成回路，氣隙；32仿人機(jī)器人手部 對(duì)不同形狀、不同材質(zhì)的物體實(shí)施夾持和操作，物體表面受力均勻，提高操作能力、靈活性和快速反應(yīng)能力，仿人手； 柔性手：多關(guān)節(jié)串聯(lián)，鋼絲繩牽引，凹凸不平的物體受力均勻； 多指靈活手：多手指組成，每個(gè)手指三個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)獨(dú)立控制； 多關(guān)節(jié)柔性手，哈工大和德國宇航中心HIT/DLR四指靈巧手，33仿人機(jī)器人手部34機(jī)械手驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 握力計(jì)算：手指握緊工件時(shí)握力（夾緊力），與工件重量、重心位置及夾持工件的方位有關(guān)；假定大小相等，方向相反；3331N2LGK GHK方位

16、系數(shù)，手指和工件形狀及方位有關(guān)35握力計(jì)算公式表36驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 根據(jù)上表查握力計(jì)算N，計(jì)算驅(qū)動(dòng)力P； 考慮工件傳送過程中慣性力，振動(dòng)，傳力機(jī)構(gòu)效率，實(shí)際驅(qū)動(dòng)力Ps計(jì)算公式： P，計(jì)算而得驅(qū)動(dòng)力，傳力機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式和尺寸有關(guān)，單位N；手部機(jī)械效率，0.850.95；K1安全系數(shù)，1.22；K2工況系數(shù)，K2=1+a/g，運(yùn)動(dòng)最大加速度，重力加速度；12sK KPP37滑槽杠桿型驅(qū)動(dòng)力P計(jì)算 銷軸力平衡： 手指力矩平衡120 xFPP1202cosyPFPP1,/cosPhNb ha22cosbPNaP一定時(shí)，角增大則握力N增加，但過大拉桿行程過大，滑槽尺寸增加，一般取=3040；結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)作靈活

17、，手指開閉角度大，但增力比N/P小；38連桿杠桿型驅(qū)動(dòng)力P計(jì)算 拉桿力平衡： 手指力矩平衡12sinPP111,2tanPhNb PPbPNc P一定時(shí)，握力N與角正切成反比，角小時(shí)可獲得較大握力， =0手指閉合到最小位置即自鎖位置，再向下移則會(huì)松開；39真空吸盤吸力計(jì)算 與吸盤內(nèi)真空度、吸盤面積有關(guān)，被吸工件表面質(zhì)量； P吸盤力，kgf,1kgf=9.8N； H吸盤真空度，mmHg,1mmHg=133.3Pa； D吸盤直徑，cm； n吸盤數(shù)量； K1啟動(dòng)狀態(tài)安全系數(shù)，1.2-2； K2工況系數(shù)，1-3；工件間油膜存在相互吸力大時(shí)，運(yùn)動(dòng)過程慣性力大時(shí)取較大值； K3方位系數(shù)，垂直吸附時(shí)1/f,

18、摩擦因數(shù)，金屬材料f=0.5-0.8；水平吸附時(shí)K3=1.1；21234760n DhPK K K40電磁鐵吸盤吸力計(jì)算 電磁鐵形狀、尺寸、匝數(shù)，調(diào)整電壓大小可以調(diào)整吸力； F直流電磁鐵吸力，J/cm； B空氣氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度，Wb/cm2； S氣隙截面面積，鐵芯柱橫截面積，cm2； 氣隙較大時(shí)修正系數(shù)，3-5； 氣隙長度，cm； 交流電磁鐵吸力有波動(dòng)，最大吸力一半；21250001BFS21,50001mcpmBFSB磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值41手腕結(jié)構(gòu) 手部處于空間任意方向，手腕三個(gè)自由度， 單自由度手腕，R關(guān)節(jié)，B關(guān)節(jié) 二自由度手腕，BR，BB，RR， 三自由度手腕，BBR，BRR，RRR，BBB

19、， R-roll翻轉(zhuǎn)，B-bend彎曲；42手腕結(jié)構(gòu)43手腕的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 利用手腕的活動(dòng)度確定手部的空間姿態(tài)，若手腕在空間可以取任意方向，則與之相連的手部可以取任意姿態(tài)，達(dá)到完全靈活； 手腕除要求必須的啟動(dòng)和傳送過程中的輸出力矩，還要結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，輕巧，靈活。 手腕的驅(qū)動(dòng)一般有遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)和直接驅(qū)動(dòng)兩種，直接驅(qū)動(dòng)是指驅(qū)動(dòng)器安裝在手腕運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)附件直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)線路短，傳動(dòng)剛度好，但腕部尺寸和質(zhì)量大，慣性大；遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)指驅(qū)動(dòng)器安裝在大臂、基座或小臂遠(yuǎn)端，通過連桿、鏈條和同軸套筒等機(jī)構(gòu)把運(yùn)動(dòng)傳遞到腕關(guān)節(jié)處，結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸和質(zhì)量小，對(duì)機(jī)器人整體動(dòng)態(tài)性能有好處，但傳動(dòng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，傳動(dòng)剛度低；44單自由度

20、手腕 回轉(zhuǎn)油缸結(jié)構(gòu)，壓力油，動(dòng)片帶動(dòng)指座轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，靈活，響應(yīng)快，精度高，一般回轉(zhuǎn)角270，45回轉(zhuǎn)油缸46二自由度手腕 雙回轉(zhuǎn)油缸驅(qū)動(dòng)腕部：兩個(gè)軸線互相垂直的回轉(zhuǎn)油缸，V-V腕部擺動(dòng)回轉(zhuǎn)油缸，動(dòng)片6帶動(dòng)擺動(dòng)回轉(zhuǎn)油缸5使整個(gè)腕部繞軸3擺動(dòng)；L-L腕部回轉(zhuǎn)油缸，回轉(zhuǎn)軸7帶動(dòng)回轉(zhuǎn)中心軸2實(shí)現(xiàn)腕部回轉(zhuǎn)；47二自由度手腕 齒輪傳動(dòng)二自由度手腕：腕部回轉(zhuǎn)有軸S帶動(dòng)齒輪1，2，3，4傳遞，繞C軸回轉(zhuǎn)；擺動(dòng)由B軸通過齒輪5，6傳遞，繞A軸擺動(dòng)；48三自由度手腕 臂轉(zhuǎn)、腕擺、手轉(zhuǎn)；3個(gè)電機(jī)輸出通過心軸、中間套筒、外套筒傳遞；外套帶動(dòng)殼7臂轉(zhuǎn)，中間套筒帶動(dòng)空心軸4腕擺，臂部心軸帶動(dòng)腕部心軸2手轉(zhuǎn)；三

21、個(gè)回轉(zhuǎn)不相互獨(dú)立，有互相耦合；49三自由度RRR型手腕 RRR型手腕遠(yuǎn)距離傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)容易，三個(gè)傳動(dòng)軸套在同一個(gè)軸線上，外軸套驅(qū)動(dòng)整個(gè)手腕轉(zhuǎn)動(dòng)，中間套筒驅(qū)動(dòng)斜置關(guān)節(jié)偏轉(zhuǎn)，中心軸驅(qū)動(dòng)第三個(gè)滾轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)帶動(dòng)手部回轉(zhuǎn)。制造簡單，潤滑好，效率高，使用普遍。50腕部設(shè)計(jì)注意 手腕是機(jī)器人較為復(fù)雜結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)相互耦合，增加設(shè)計(jì)難度； 輸出一定力矩，啟動(dòng)過程，傳送過程； 結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，使操作動(dòng)態(tài)特性好； 動(dòng)作靈活，平穩(wěn)，定位精度高； 強(qiáng)度、剛度高； 合理布局驅(qū)動(dòng)器和傳感裝置；51機(jī)器人手臂 支撐腕部和手部，并將抓取工件傳送到指定位置； 主要包括臂桿、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)器、導(dǎo)向定位裝置、位置檢測、連接支撐機(jī)構(gòu)等； 3個(gè)

22、自由度：手臂伸縮、左右回轉(zhuǎn)、升降或俯仰運(yùn)動(dòng)；回轉(zhuǎn)、升降通過機(jī)座的立柱實(shí)現(xiàn)，立柱橫向移動(dòng)即手臂橫向移動(dòng)； 不同運(yùn)動(dòng)組合；52手臂機(jī)械結(jié)構(gòu)形式圓柱坐標(biāo)型：一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)移動(dòng)，工作空間圓柱，比直角坐標(biāo)范圍大，體積??；直角坐標(biāo)型：三個(gè)相互垂直直線移動(dòng)，精度高，結(jié)構(gòu)簡單，體積大，靈活性差；球坐標(biāo)型：兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)，一個(gè)移動(dòng)，回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮；結(jié)構(gòu)緊湊，工作范圍大，抓取地面上工件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；關(guān)節(jié)型：回轉(zhuǎn)坐標(biāo)型，三個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，立柱回轉(zhuǎn)、大臂俯仰，小臂擺；范圍大，靈活性強(qiáng)，抓取靠近機(jī)座的物體；平面關(guān)節(jié)型：前后、左右兩個(gè)回轉(zhuǎn)，一個(gè)上下移動(dòng)；水平方向有柔順性，垂直方向剛度大，用在裝配行業(yè)；53手臂機(jī)械結(jié)構(gòu)54手臂機(jī)械結(jié)構(gòu)55手臂直線和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)56手臂俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)57手臂驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 垂直升降運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力計(jì)算WqmgbmgbPFFFWFFF摩擦力，慣性力， 油汽缸阻力，總重力qmgmgMMMMM摩擦力矩，慣性力矩2ococGJJgJJ全部對(duì)機(jī)身軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量零件對(duì)自身重心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)慣量零件重心到