模塊三機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)

1、模塊三機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)機(jī)器人的機(jī)身結(jié)構(gòu)1機(jī)器人的臂部與腕部的機(jī)構(gòu)2機(jī)器人的手部機(jī)構(gòu)3機(jī)器人的傳動機(jī)構(gòu)4機(jī)器人的傳動機(jī)構(gòu)4 本模塊主要講述機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)。本模塊介紹了機(jī)器人的升降回轉(zhuǎn)型、俯仰型、直移型、類人機(jī)器人型機(jī)身機(jī)構(gòu)；講解了機(jī)器人的臂部的組成，講述了機(jī)器人腕部機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動方式、自由度、驅(qū)動方式，介紹了機(jī)器人手部機(jī)構(gòu)的特點與夾持方式，講述了機(jī)器人傳動機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)的特點，講述了車輪式、履帶式和足式3種機(jī)構(gòu)。單元提要 學(xué)習(xí)完本模塊的內(nèi)容后，學(xué)生應(yīng)能夠了解機(jī)器人機(jī)身不同結(jié)構(gòu)的組成原理，手部、腕部、臂部、傳動和行走機(jī)構(gòu)各部分的組成與種類；能熟練地分析各機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的特點與工作原理；掌握各個機(jī)械結(jié)構(gòu)

2、的典型機(jī)構(gòu)；能用上述所學(xué)分析實用機(jī)器人的各個機(jī)械結(jié)構(gòu)的組成、原理、故障的可能原因。學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)單元一機(jī)器人的機(jī)身結(jié)構(gòu)機(jī)器人的機(jī)身結(jié)構(gòu)1.升降回轉(zhuǎn)型機(jī)身結(jié)構(gòu)的特點升降回轉(zhuǎn)型機(jī)身結(jié)構(gòu)的特點 (1)升降油缸在下，回轉(zhuǎn)油缸在上，回轉(zhuǎn)運動采用擺動油缸驅(qū)動，因擺動油缸安置在升降活塞桿的上方，故活塞桿的尺寸要加大。 (2)回轉(zhuǎn)油缸在下，升降油缸在上，回轉(zhuǎn)運動采用擺動油缸驅(qū)動，相比之下，回轉(zhuǎn)油缸的驅(qū)動力矩要設(shè)計得大一些。一、機(jī)器人的機(jī)身結(jié)構(gòu) (3)鏈條鏈輪傳動是將鏈條的直線運動變?yōu)殒溳喌幕剞D(zhuǎn)運動，它的回轉(zhuǎn)角度可大于360。圖圖3-1 3-1 鏈條鏈輪傳動機(jī)構(gòu)鏈條鏈輪傳動機(jī)構(gòu)一、機(jī)器人的機(jī)身結(jié)構(gòu)2.升降回轉(zhuǎn)型機(jī)

3、身結(jié)構(gòu)的工作原理升降回轉(zhuǎn)型機(jī)身結(jié)構(gòu)的工作原理 圖3-2所示設(shè)計的機(jī)身包括兩個運動，即機(jī)身的回轉(zhuǎn)和升降。機(jī)身回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)置于升降缸之上。圖圖3-2 3-2 升降回轉(zhuǎn)型機(jī)身結(jié)構(gòu)升降回轉(zhuǎn)型機(jī)身結(jié)構(gòu)11回轉(zhuǎn)缸；回轉(zhuǎn)缸； 22活塞；活塞； 33花鍵軸；花鍵軸； 44花鍵軸套；花鍵軸套； 55升降缸升降缸一、機(jī)器人的機(jī)身結(jié)構(gòu)一、機(jī)器人的機(jī)身結(jié)構(gòu) 俯仰型機(jī)身結(jié)構(gòu)由實現(xiàn)手臂左右回轉(zhuǎn)和上下俯仰的部件組成，它用手臂的俯仰運動部件代替手臂的升降運動部件。俯仰運動大多采用擺式直線缸驅(qū)動。 機(jī)器人手臂的俯仰運動一般采用活塞缸與連桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)。手臂俯仰運動用的活塞缸位于手臂的下方，其活塞桿和手臂用鉸鏈連接，缸體采用尾部耳環(huán)或中

4、部銷軸等方式與立柱連接，如圖3-3所示。此外，有時也采用無桿活塞缸驅(qū)動齒條齒輪或四連桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)手臂的俯仰運動。 二、附身型機(jī)身結(jié)構(gòu)圖圖3-3 3-3 俯仰型機(jī)身結(jié)構(gòu)俯仰型機(jī)身結(jié)構(gòu)三、直移型機(jī)身結(jié)構(gòu)四、類人機(jī)器人型機(jī)身結(jié)構(gòu) 類人機(jī)器人型機(jī)身結(jié)構(gòu)上除了裝有驅(qū)動臂部的運動裝置外，還應(yīng)該有驅(qū)動腿部運動的裝置和腰部關(guān)節(jié)。類人機(jī)器人型機(jī)身靠腿部的屈伸運動來實現(xiàn)升降，腰部關(guān)節(jié)實現(xiàn)左右和前后的俯仰與人身軸線方向的回轉(zhuǎn)運動。學(xué)習(xí)單元二機(jī)器人的臂部與腕部機(jī)構(gòu)機(jī)器人的臂部與腕部機(jī)構(gòu) 一般來講，為了讓機(jī)器人的手爪或末端操作器可以達(dá)到任務(wù)要求，手臂至少能夠完成垂直移動、徑向移動和回轉(zhuǎn)運動3個運動。 一、機(jī)器人臂部的組成

5、1. 手臂的運動手臂的運動1 1）垂直運動）垂直運動2 2）徑向運動）徑向運動 一、機(jī)器人臂部的組成3 3）回轉(zhuǎn)運動）回轉(zhuǎn)運動 一、機(jī)器人臂部的組成2. 手臂的組成手臂的組成 機(jī)器人的手臂主要包括臂桿及與其伸縮、屈伸或自轉(zhuǎn)等運動有關(guān)的構(gòu)件(傳動機(jī)構(gòu)、驅(qū)動裝置、導(dǎo)向定位裝置、支承連接和位置檢測元件等)。此外，還有與腕部或手臂的運動和連接支承等有關(guān)的構(gòu)件、配管配線等。 根據(jù)臂部的運動和布局、驅(qū)動方式、傳動和導(dǎo)向裝置的不同，臂部結(jié)構(gòu)可分為伸縮型臂部結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)動伸縮型臂部結(jié)構(gòu)、屈伸型臂部結(jié)構(gòu)及其他專用的機(jī)械傳動臂部結(jié)構(gòu)。伸縮型臂部結(jié)構(gòu)可由液（氣）壓缸驅(qū)動或直線電動機(jī)驅(qū)動；轉(zhuǎn)動伸縮型臂部結(jié)構(gòu)除了臂部做伸縮

6、運動，還繞自身軸線運動，以便使手部旋轉(zhuǎn)。 一、機(jī)器人臂部的組成二、機(jī)器人臂部的配置 機(jī)身設(shè)計成橫梁式，用于懸掛手臂部件，橫梁式配置通常分為單臂懸掛式和雙臂懸掛式兩種，如圖3-4所示。這類機(jī)器人的運動形式大多為移動式。它具有占地面積小、能有效利用空間、動作簡單直觀等優(yōu)點。1. 橫梁式配置橫梁式配置圖圖3-4 3-4 橫梁式配置橫梁式配置二、機(jī)器人臂部的配置二、機(jī)器人臂部的配置 立柱式配置的臂部多采用回轉(zhuǎn)型、俯仰型或屈伸型的運動形式，是一種常見的配置形式。立柱式配置通常分為單臂式和雙臂式兩種。一般臂部都可在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)，具有占地面積小、工作范圍大的特點。2. 立柱式配置立柱式配置圖圖3-5 3-5

7、 立柱式配置立柱式配置二、機(jī)器人臂部的配置二、機(jī)器人臂部的配置 機(jī)座式配置的臂部可以是獨立的、自成系統(tǒng)的完整裝置，可以隨意安放和搬動，也可以具有行走機(jī)構(gòu)，如沿地面上的專用軌道移動，以擴(kuò)大其活動范圍。各種運動形式均可設(shè)計成機(jī)座式，機(jī)座式配置通常分為單臂回轉(zhuǎn)式、雙臂回轉(zhuǎn)式和多臂回轉(zhuǎn)式。3. 基座式配置基座式配置圖圖3-6 3-6 基座式配置基座式配置二、機(jī)器人臂部的配置 屈伸式配置的臂部由大小臂組成，大小臂間有相對運動，稱為屈伸臂。屈伸臂與機(jī)身間的配置形式(平面屈伸式和立體屈伸式)關(guān)系到機(jī)器人的運動軌跡，平面屈伸式可以實現(xiàn)平面運動，立式屈伸式可以實現(xiàn)空間運動，如圖3-7所示。4. 屈伸式配置屈伸式

8、配置二、機(jī)器人臂部的配置圖圖3-7 3-7 屈伸式配置屈伸式配置 三、機(jī)器人的臂部機(jī)構(gòu) 三、機(jī)器人的臂部機(jī)構(gòu) 手臂的垂直伸縮運動由油缸驅(qū)動，其特點是行程長，抓重大。工件形狀不規(guī)則時，為了防止產(chǎn)生較大的偏重力矩，可用4根導(dǎo)向柱，這種結(jié)構(gòu)多用于箱體加工線上。圖圖3-8 3-8 四導(dǎo)向柱式臂部伸縮機(jī)構(gòu)四導(dǎo)向柱式臂部伸縮機(jī)構(gòu)11油缸；油缸； 22夾緊缸；夾緊缸； 33手部；手部； 44導(dǎo)向柱；導(dǎo)向柱； 55運行架；運行架； 66行走車輪；行走車輪； 77軌道；軌道； 88支座支座 通常采用擺動油（氣）缸驅(qū)動、鉸鏈連桿機(jī)構(gòu)傳動實現(xiàn)手臂的俯仰，如圖3-9所示。2. 臂部俯仰結(jié)構(gòu)臂部俯仰結(jié)構(gòu)圖圖3-9 3-

9、9 擺動氣缸驅(qū)動連桿俯仰臂部機(jī)構(gòu)擺動氣缸驅(qū)動連桿俯仰臂部機(jī)構(gòu)11手部；手部； 22夾緊缸；夾緊缸； 33升降缸；升降缸； 44小臂；小臂； 5 5、88擺動氣缸；擺動氣缸； 66大臂；大臂； 77立柱立柱 三、機(jī)器人的臂部機(jī)構(gòu)3.臂部回轉(zhuǎn)與升降機(jī)構(gòu)臂部回轉(zhuǎn)與升降機(jī)構(gòu) 臂部回轉(zhuǎn)和升降機(jī)構(gòu)常采用回轉(zhuǎn)缸與升降缸單獨驅(qū)動，適用于升降行程短而回轉(zhuǎn)角度小于360的情況，也有用升降缸與氣動馬達(dá)錐齒輪傳動的機(jī)構(gòu)。 三、機(jī)器人的臂部機(jī)構(gòu) 工業(yè)機(jī)器人腕部是手臂和手部的連接部件，起支承手部和改變手部姿態(tài)的作用。機(jī)器人一般具有6個自由度才能使手部達(dá)到目標(biāo)位置和處于期望的姿態(tài)，腕部上的自由度主要用于實現(xiàn)所期望的姿態(tài)。

10、四、機(jī)器人的腕部機(jī)構(gòu)1. 腕部的作用腕部的作用 四、機(jī)器人的腕部機(jī)構(gòu) 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3個坐標(biāo)軸X、Y、Z的轉(zhuǎn)動，即具有翻轉(zhuǎn)、俯仰和偏轉(zhuǎn)3個自由度，如圖3-10所示。通常把腕部的回轉(zhuǎn)稱為Roll，用R表示；把腕部的俯仰稱為Pitch，用P表示；把腕部的偏轉(zhuǎn)稱為Yaw，用Y表示。2. 腕部的自由度腕部的自由度圖圖3-10 3-10 工業(yè)機(jī)器人腕部的自由度工業(yè)機(jī)器人腕部的自由度1 1）單自由度手腕）單自由度手腕 圖3-11（a）所示為R關(guān)節(jié)，它使手臂縱軸線和手腕關(guān)節(jié)軸線構(gòu)成共軸線形式，其旋轉(zhuǎn)角度大，可達(dá)360以上；圖3-11（b）、圖3-11（c）所示為B關(guān)節(jié)，關(guān)

11、節(jié)軸線與前、后兩個連接件的軸線相垂直。B關(guān)節(jié)因為受到結(jié)構(gòu)上的干涉，旋轉(zhuǎn)角度小，方向角大大受限。圖3-11（d）所示為T關(guān)節(jié)。圖圖3-11 3-11 單自由度手腕單自由度手腕 四、機(jī)器人的腕部機(jī)構(gòu)2 2）二自由度手腕）二自由度手腕 二自由度手腕可以是由一個R關(guān)節(jié)和一個B關(guān)節(jié)組成的BR手腕見圖3-12（a），也可以是由兩個B關(guān)節(jié)組成的BB手腕見圖3-12（b）。但是不能由兩個RR關(guān)節(jié)組成RR手腕，因為兩個R關(guān)節(jié)共軸線，所以會減小一個自由度，實際只構(gòu)成單自由度手腕見圖3-12（c）。二自由度手腕中最常用的是BR手腕。 四、機(jī)器人的腕部機(jī)構(gòu)圖圖3-12 3-12 二自由度手腕二自由度手腕 四、機(jī)器人的

12、腕部機(jī)構(gòu)3 3）三自由度手腕）三自由度手腕 三自由度手腕可以是由B關(guān)節(jié)和R關(guān)節(jié)組成的多種形式的手腕，但在實際應(yīng)用中，常用的有BBR、RRR、BRR和RBR 4種，如圖3-13所示。圖圖3-13 3-13 三自由度手腕三自由度手腕 四、機(jī)器人的腕部機(jī)構(gòu) PUMA 262機(jī)器人的手腕采用的是RRR結(jié)構(gòu)形式，安川HP20機(jī)器人的手腕采用的是RBR結(jié)構(gòu)形式，如圖3-14所示。圖圖3-14 3-14 安川安川HP20HP20工業(yè)機(jī)器人腕部結(jié)構(gòu)形式工業(yè)機(jī)器人腕部結(jié)構(gòu)形式 四、機(jī)器人的腕部機(jī)構(gòu)學(xué)習(xí)單元三機(jī)器人的手部機(jī)構(gòu)機(jī)器人的手部機(jī)構(gòu) 工業(yè)機(jī)器人的手部是裝在工業(yè)機(jī)器人手腕上直接抓握工件或執(zhí)行作業(yè)的部件。對于

13、整個工業(yè)機(jī)器人來說，手部是完成作業(yè)好壞、作業(yè)柔性優(yōu)劣的關(guān)鍵部件之一。工業(yè)機(jī)器人的手部可以像人手那樣具有手指，也可以是不具備手指的手；可以是類人的手爪，也可以是進(jìn)行專業(yè)作業(yè)的工具，如裝在機(jī)器人手腕上的噴漆槍、焊接工具等。 一、機(jī)械手抓 一、機(jī)械手抓1. 手抓的驅(qū)動手抓的驅(qū)動 機(jī)械手爪的作用是抓住工件、握持工件和釋放工件。手指的開合通常采用氣動、液動、電動和電磁來驅(qū)動，氣動手爪目前得到廣泛的應(yīng)用，主要由于氣動手爪具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、容易維修，且開合迅速、質(zhì)量輕等優(yōu)點，其缺點在于空氣介質(zhì)存在可壓縮性，使爪鉗位置控制比較復(fù)雜。液壓驅(qū)動手爪成本要高些。電動手爪的優(yōu)點在于手指開合電動機(jī)的控制與機(jī)器人控制

14、共用一個系統(tǒng)，但是夾緊力比氣動手爪、液壓手爪小，相比而言開合時間要稍長。 一、機(jī)械手抓 圖3-15所示為氣壓驅(qū)動的手爪，氣缸4中的壓縮空氣推動活塞5使齒條1做往復(fù)運動，經(jīng)扇形齒輪2帶動平行四邊形機(jī)構(gòu)，使爪鉗3平行地快速開合。圖圖3-15 3-15 氣壓驅(qū)動的手爪氣壓驅(qū)動的手爪11齒條；齒條； 22扇形齒輪；扇形齒輪； 33爪鉗；爪鉗；44氣缸；氣缸； 55活塞活塞 一、機(jī)械手抓2. 手抓的傳動機(jī)構(gòu)手抓的傳動機(jī)構(gòu) 驅(qū)動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動力通過傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)使爪鉗開合并產(chǎn)生夾緊力。 對于傳動機(jī)構(gòu)有運動要求和夾緊力要求。圖3-15及圖3-16所示的手爪傳動機(jī)構(gòu)可保持爪鉗平行運動，夾持寬度變化大。對夾緊力要求是，

15、爪鉗開合度不同時夾緊力能保持不變。 一、機(jī)械手抓圖圖3-16 3-16 手爪傳動機(jī)構(gòu)的類型手爪傳動機(jī)構(gòu)的類型 一、機(jī)械手抓 爪鉗是與工件直接接觸的部分。它們的形狀和材料對夾緊力有很大的影響。夾緊工件的接觸點越多，所要求的夾緊力越小，夾持工件越安全。圖3-17所示為V形爪鉗圖示，有4條折線與工件相接觸，形成夾緊力封閉的夾持狀態(tài)。3. 爪鉗爪鉗圖圖3-17 V3-17 V形爪鉗圖示形爪鉗圖示 二、磁力吸盤 磁力吸盤有電磁吸盤和永磁吸盤兩種。磁力吸盤是在手部裝上電磁鐵，通過磁場吸力把工件吸住。圖圖3-18 3-18 電磁吸盤的結(jié)構(gòu)電磁吸盤的結(jié)構(gòu)11外殼體；外殼體； 22線圈；線圈； 33防塵蓋；防塵

16、蓋； 44磁盤磁盤 二、磁力吸盤 三、真空式吸盤 真空負(fù)壓吸盤采用真空泵能保證吸盤內(nèi)持續(xù)產(chǎn)生負(fù)壓。其吸盤吸力取決于吸盤與工件表面的接觸面積和吸盤內(nèi)、外壓力差，另外與工件表面狀態(tài)也有十分密切的關(guān)系，它影響負(fù)壓的泄漏。1. 真空負(fù)壓吸盤真空負(fù)壓吸盤圖圖3-19 3-19 真空負(fù)壓吸盤真空負(fù)壓吸盤11電動機(jī)；電動機(jī)； 22真空泵；真空泵； 33吸盤；吸盤； 4 4、55電磁閥；電磁閥； 66通大氣通大氣 三、真空式吸盤 壓縮空氣進(jìn)入噴嘴后，由于伯努利效應(yīng)，橡膠皮碗內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓。在工廠一般都有空壓機(jī)或空壓站，空壓機(jī)氣源比較容易解決，不用專門為機(jī)器人配置真空泵，因此氣流負(fù)壓吸盤在工廠里使用較多。2. 氣流

17、負(fù)壓吸盤氣流負(fù)壓吸盤圖圖3-20 3-20 氣流負(fù)壓吸盤的工作原理氣流負(fù)壓吸盤的工作原理 三、真空式吸盤 當(dāng)吸盤壓向工件表面時，將吸盤內(nèi)空氣擠出；當(dāng)吸盤與工件去除壓力時，吸盤恢復(fù)彈性變形，使吸盤內(nèi)腔形成負(fù)壓，將工件牢牢吸住，機(jī)械手即可進(jìn)行工件搬運；到達(dá)目標(biāo)位置后，可用碰撞力或電磁力使壓蓋動作，空氣進(jìn)入吸盤腔內(nèi)，釋放工件。這種擠氣負(fù)壓吸盤不需要真空泵也不需要壓縮空氣氣源，經(jīng)濟(jì)方便，但是可靠性比真空負(fù)壓吸盤和氣流負(fù)壓吸盤差。3.擠氣負(fù)壓吸盤擠氣負(fù)壓吸盤圖圖3-21 3-21 擠氣負(fù)壓吸盤的結(jié)構(gòu)擠氣負(fù)壓吸盤的結(jié)構(gòu)11吸盤架；吸盤架； 22吸盤；吸盤； 33工工件；件； 44密封墊；密封墊； 55壓蓋

18、壓蓋學(xué)習(xí)單元四機(jī)器人的傳動機(jī)構(gòu)機(jī)器人的傳動機(jī)構(gòu)1. 移動關(guān)節(jié)導(dǎo)軌移動關(guān)節(jié)導(dǎo)軌 在運動過程中，移動關(guān)節(jié)導(dǎo)軌可以起到保證位置精度和導(dǎo)向的作用。移動關(guān)節(jié)導(dǎo)軌有普通滑動導(dǎo)軌、液壓動壓滑動導(dǎo)軌、液壓靜壓滑動導(dǎo)軌、氣浮導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌5種。前兩種導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低的優(yōu)點，但是它必須留有間隙，以便潤滑，而機(jī)器人載荷的大小和方向變化很快，間隙的存在又將會引起坐標(biāo)位置的變化和有效載荷的變化；另外，這種導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)又隨著速度的變化而變化，在低速時容易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象等。第三種導(dǎo)軌能產(chǎn)生預(yù)載荷，能完全消除間隙，具有高剛度、低摩擦、高阻尼等優(yōu)點，但是它需要單獨的液壓系統(tǒng)和回收潤滑油的機(jī)構(gòu)。第四種導(dǎo)軌的缺點是剛度和阻

19、尼較低。 一、直線傳動機(jī)構(gòu) 一、直線傳動機(jī)構(gòu) 目前，第五種導(dǎo)軌在工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用最為廣泛，圖3-22所示為包容式滾動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)，其由支承座支承，可以方便地與任何平面相連，此時套筒必須是開式的，嵌在滑枕中，既增強(qiáng)了剛度，也方便與其他元件進(jìn)行連接。圖圖3-22 3-22 包容式滾動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)包容式滾動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu) 一、直線傳動機(jī)構(gòu) 在齒輪齒條裝置中（見圖3-23），如果齒條固定不動，那么當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動時，齒輪軸連同拖板沿齒條方向做直線運動。這樣，齒輪的旋轉(zhuǎn)運動就轉(zhuǎn)換成拖板的直線運動。拖板是由導(dǎo)桿或?qū)к壷С械?。該裝置的回差較大。2. 齒輪齒條裝置齒輪齒條裝置圖圖3-23 3-23 齒輪齒條裝置齒輪齒條裝置

20、11拖板；拖板； 22導(dǎo)向桿；導(dǎo)向桿； 33齒輪；齒輪； 44齒條齒條 在工業(yè)機(jī)器人中經(jīng)常采用滾珠絲杠，這是因為滾珠絲杠的摩擦力很小且運動響應(yīng)速度快。由于滾珠絲杠螺母的螺旋槽里放置了許多滾珠，絲杠在傳動過程中所受的是滾動摩擦力，摩擦力較小，因此傳動效率高，同時可消除低速運動時的爬行現(xiàn)象；在裝配時施加一定的預(yù)緊力，可消除回差。3.滾珠絲杠螺母滾珠絲杠螺母 一、直線傳動機(jī)構(gòu) 一、直線傳動機(jī)構(gòu) 圖3-24所示滾珠絲杠螺母副里的滾珠經(jīng)過研磨的導(dǎo)槽循環(huán)往復(fù)傳遞運動與動力。滾珠絲杠的傳動效率可以達(dá)到90%。圖圖3-24 3-24 滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副4.液（氣）壓缸液（氣）壓缸 一、直線傳動機(jī)構(gòu)

21、二、旋轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu) 二、旋轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu) 齒輪副不但可以傳遞運動角位移和角速度，而且可以傳遞力和力矩。如圖3-25所示，一個齒輪裝在輸入軸上，另一個齒輪裝在輸出軸上，可以得到齒輪的齒數(shù)與其轉(zhuǎn)速成反比式（3-1），輸出力矩與輸入力矩之比等于輸出齒數(shù)與輸入齒數(shù)之比式（3-2）。 (3-1) (3-2)1. 齒輪副齒輪副圖圖3-25 3-25 齒輪傳動副齒輪傳動副 二、旋轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu) 在工業(yè)機(jī)器人中，同步帶傳動主要用來傳遞平行軸間的運動。同步傳送帶和帶輪的接觸面都制成相應(yīng)的齒形，靠嚙合傳遞功率，其傳動原理如圖3-26所示。齒的節(jié)距用包絡(luò)帶輪時的圓節(jié)距t表示。圖圖3-26 3-26 同步帶的傳動原理同步帶的傳

22、動原理2. 同步帶傳動裝置同步帶傳動裝置 二、旋轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu) 同步帶的計算公式為式中，n1為主動輪轉(zhuǎn)速，r/min；n2為被動輪轉(zhuǎn)速，r/min；z1為主動輪齒數(shù)；z2為被動輪齒數(shù)。 同步帶傳動的優(yōu)點為：傳動時無滑動，傳動比較準(zhǔn)確且平穩(wěn)；速比范圍大；初始拉力??；軸與軸承不易過載。但是，這種傳動機(jī)構(gòu)的制造及安裝要求嚴(yán)格，對帶的材料要求也較高，因而成本較高。同步帶傳動適合于電動機(jī)與高減速比減速器之間的傳動。 二、旋轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)諧波齒輪傳動由剛性齒輪、諧波發(fā)生器和柔性齒輪3個主要零件組成。3. 諧波齒輪諧波齒輪圖圖3-27 3-27 諧波齒輪傳動諧波齒輪傳動11輸入軸；輸入軸； 22柔性外齒圈；柔性外齒

23、圈； 33剛性內(nèi)齒圈；剛性內(nèi)齒圈； 44諧波諧波發(fā)生器；發(fā)生器；55柔性齒輪；柔性齒輪； 66剛性齒輪；剛性齒輪； 77輸出軸輸出軸 諧波齒輪傳動比的計算公式為式中，z1為柔性齒輪的齒數(shù)；z2為剛性齒輪的齒數(shù)。假設(shè)剛性齒輪有100個齒，柔性齒輪比它少兩個齒，則當(dāng)諧波發(fā)生器轉(zhuǎn)50圈時，柔性齒輪轉(zhuǎn)1圈，這樣只占用很小的空間就可以得到150的減速比。通常將諧波發(fā)生器裝在輸入軸上，把柔性齒輪裝在輸出軸上，以獲得較大的齒輪減速比。 二、旋轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu) 工作時，剛性齒輪6固定安裝，各齒均勻分布于圓周上，具有柔性外齒圈2的柔性齒輪5沿剛性內(nèi)齒圈3轉(zhuǎn)動。柔性齒輪比剛性齒輪少兩個齒，所以柔性齒輪沿剛性齒輪每轉(zhuǎn)一圈

24、就反向轉(zhuǎn)過兩個齒的相應(yīng)轉(zhuǎn)角。諧波發(fā)生器4具有橢圓形輪廓，裝在其上的滾珠用于支承柔性齒輪，諧波發(fā)生器驅(qū)動柔性齒輪旋轉(zhuǎn)，使之發(fā)生塑性變形。轉(zhuǎn)動時，柔性齒輪的橢圓形端部只有少數(shù)齒與剛性齒輪嚙合。只有這樣，柔性齒輪才能相對于剛性齒輪自由地轉(zhuǎn)過一定的角度。通常剛性齒輪固定，諧波發(fā)生器作為輸入端，柔性齒輪與輸出軸相連。 二、旋轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu) 二、旋轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu) 擺線針輪傳動是在針擺傳動基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型傳動方式，20世紀(jì)80年代日本研制出了用于機(jī)器人關(guān)節(jié)的擺線針輪傳動減速器，如圖3-28所示。4.擺線針輪傳動減速器擺線針輪傳動減速器圖圖3-28 3-28 擺線針輪傳動減速器擺線針輪傳動減速器 11針齒殼；

25、針齒殼； 22輸出軸；輸出軸； 33針齒；針齒； 44擺線輪；擺線輪； 55曲曲柄軸；柄軸； 66漸開線行星輪；漸開線行星輪； 77漸開線中心輪漸開線中心輪 二、旋轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu) 它由漸開線圓柱齒輪行星減速機(jī)構(gòu)和擺線針輪行星減速機(jī)構(gòu)兩部分組成。漸開線行星輪6與曲柄軸5連成一體，作為擺線針輪傳動的輸入部分。如果漸開線中心輪7順時針旋轉(zhuǎn)，那么漸開線行星齒輪在公轉(zhuǎn)的同時還逆時針自轉(zhuǎn)，并通過曲柄軸帶動擺線輪做平面運動。此時，擺線輪因受與之嚙合的針輪的約束，在其軸線繞針輪軸線公轉(zhuǎn)的同時，還將反方向自轉(zhuǎn)，即順時針轉(zhuǎn)動。同時，它通過曲柄軸推動行星架輸出機(jī)構(gòu)順時針轉(zhuǎn)動。學(xué)習(xí)單元五機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)一

26、、機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的特點 行走機(jī)構(gòu)按其行走移動軌跡可分為固定軌跡式和無固定軌跡式。固定軌跡式行走機(jī)構(gòu)主要用于工業(yè)機(jī)器人。無固定軌跡式按行走機(jī)構(gòu)的特點可分為步行式、輪式和履帶式。在行走過程中，步行式為間斷接觸，輪式和履帶式與地面為連續(xù)接觸；步行式為類人（動物）的腿腳式，輪式和履帶式的形態(tài)為運行車式。運行車式行走機(jī)構(gòu)用得比較多，多用于野外作業(yè)，比較成熟。步行式行走機(jī)構(gòu)正在發(fā)展和完善中。1.固定軌跡式可移動機(jī)器人固定軌跡式可移動機(jī)器人一、機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的特點 固定軌跡式可移動機(jī)器人機(jī)身底座安裝在一個可移動的拖板座上，靠絲杠螺母驅(qū)動，整個機(jī)器人沿絲杠縱向移動。這類機(jī)器人除了采用直線驅(qū)動方式外，也可以采用

27、類似起重機(jī)梁行走方式等。這種可移動機(jī)器人主要用在作業(yè)區(qū)域大的場合，如大型設(shè)備裝配，立體化倉庫中的材料搬運、材料堆垛和儲運及大面積噴涂等。 工廠對機(jī)器人行走性能的基本要求是機(jī)器人能夠從一臺機(jī)器旁邊移動到另一臺機(jī)器旁邊，或在一個需要焊接、噴涂或加工的物體周圍移動。這樣，就不用再把工件送到機(jī)器人旁邊。這種行走性能也使機(jī)器人能更加靈活地從事更多的工作。在一項任務(wù)不忙時，它還能夠進(jìn)行另一項任務(wù)，就好像真正的工人一樣。要使機(jī)器人能夠在被加工物體周圍移動或從一個工作地點移動到另一個工作地點，首先需要機(jī)器人能夠面對一個物體自行重新定位。同時，行走機(jī)器人應(yīng)能夠繞過其運行軌跡上的障礙物。計算機(jī)視覺系統(tǒng)是提供上述能

28、力的方法之一。2.無固定軌跡式行走機(jī)器人無固定軌跡式行走機(jī)器人一、機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的特點 運載機(jī)器人的行走車輛必須能夠支承機(jī)器人的重量。當(dāng)機(jī)器人四處行走對物體進(jìn)行加工時，移動車輛還需具有保持穩(wěn)定的能力。這就意味著機(jī)器人本身既要平衡可能出現(xiàn)的不穩(wěn)定力或力矩，又要有足夠的強(qiáng)度和剛度，以承受可能施加于其上的力和力矩。為了滿足這些要求，可以采用以下兩種方法：一是增加機(jī)器人移動車輛的重量和剛性，二是進(jìn)行實時計算和施加所需要的平衡力。由于前一種方法容易實現(xiàn)，因而它是目前改善機(jī)器人行走性能的常用方法。一、機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的特點 車輪的形狀或結(jié)構(gòu)形式取決于地面的性質(zhì)和車輛的承載能力。在軌道上運行的車輪大多是實心鋼

29、輪，在室外路面行駛的車輪大多是充氣輪胎，在室內(nèi)平坦地面行駛的車輪大多是實心輪胎。二、車輪式行走機(jī)構(gòu)1.車輪的形式車輪的形式二、車輪式行走機(jī)構(gòu) 圖3-29（a）所示的充氣球輪適合于沙丘地形；圖3-29（b）所示的半球形輪是為火星表面而開發(fā)的；圖3-29（c）所示的傳統(tǒng)車輪適合于平坦的堅硬路面；圖3-29（d）所示為車輪的一種變形，稱為無緣輪，用來爬越階梯，及在水田中行駛。圖圖3-29 3-29 車輪的不同形式車輪的不同形式二、車輪式行走機(jī)構(gòu) “玉兔”月球車車輪是鏤空金屬帶輪，鏤空是為了減少揚塵。因為在月面環(huán)境影響下，“玉兔”行駛時很容易打滑，月壤細(xì)粒會大量揚起飄浮，進(jìn)而對巡視器等敏感部件產(chǎn)生影響

30、，引起機(jī)械結(jié)構(gòu)卡死、密封機(jī)構(gòu)失效、光學(xué)系統(tǒng)靈敏度下降等故障。為應(yīng)付“月塵”困擾，“玉兔”的輪子的輻條采用鈦合金，篩網(wǎng)用金屬絲編制，在保持高強(qiáng)度和抓地力的同時，減輕了輪子的重量，輪子是鏤空的，同時還能起到減少揚塵的作用。輪子上還有二十幾個抓地爪露在外面。圖圖3-30 “3-30 “玉兔玉兔”月球車車輪月球車車輪二、車輪式行走機(jī)構(gòu)圖圖3-31 3-31 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，代表性的車輪配置方式是一個前輪、兩個后輪，如圖3-31 所示。圖3-31（a）所示為兩后輪獨立驅(qū)動，前輪僅起支承作用，靠后輪的轉(zhuǎn)速差實現(xiàn)轉(zhuǎn)向；圖3-31（b）所示為采用輪驅(qū)動，前輪轉(zhuǎn)向的方式；

31、圖3-31（c）所示為利用兩后輪差動減速器驅(qū)動，前輪轉(zhuǎn)向的方式。2.車輪的配置和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)車輪的配置和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)1 1）三輪行走機(jī)構(gòu)）三輪行走機(jī)構(gòu)二、車輪式行走機(jī)構(gòu)2 2）輪組三輪行走機(jī)構(gòu)）輪組三輪行走機(jī)構(gòu) 三組輪子呈等邊三角形分布在機(jī)器人的下部，每組輪子由若干個滾輪組成。這些輪子能夠在驅(qū)動電動機(jī)的帶動下自由地轉(zhuǎn)動，使機(jī)器人移動。驅(qū)動電動機(jī)控制系統(tǒng)既可以同時驅(qū)動三組輪子，也可以分別驅(qū)動其中兩組輪子。這樣，機(jī)器人就能夠在任何方向上移動。該機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)設(shè)計得非常靈活，它不但可以在工廠地面上運動，而且能夠沿小路行駛。這種行走機(jī)構(gòu)存在的問題是穩(wěn)定性不夠，容易傾倒，而且運動穩(wěn)定性隨著負(fù)載輪子的相對位置不

32、同而變化；在輪子與地面的接觸點從一個滾輪移到另一個滾輪上時，還會出現(xiàn)顛簸。圖圖3-32 3-32 具有三組輪子具有三組輪子的輪組三輪行走機(jī)構(gòu)的輪組三輪行走機(jī)構(gòu)二、車輪式行走機(jī)構(gòu) 為了改進(jìn)該機(jī)器人的穩(wěn)定性，重新設(shè)計的三輪機(jī)器人是使用長度不同的兩種滾輪，長滾輪呈錐形，固定在短滾輪的凹槽里，這樣可大大減小滾輪之間的間隙，減小了輪子的厚度，提高了機(jī)器人的穩(wěn)定性。此外，滾輪上還附加了軟橡皮，具有足夠的變形能力，可使?jié)L輪的接觸點在相互替換時不發(fā)生顛簸。二、車輪式行走機(jī)構(gòu)3 3）四輪行走機(jī)構(gòu)）四輪行走機(jī)構(gòu) 四輪機(jī)構(gòu)可采用不同的方式實現(xiàn)驅(qū)動和轉(zhuǎn)向。（a）所示為后輪分散驅(qū)動；（b）所示為四輪同步轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，當(dāng)前輪

33、轉(zhuǎn)向時，通過四連桿機(jī)構(gòu)使后輪得到相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)，這種轉(zhuǎn)向機(jī)械相比僅有前輪轉(zhuǎn)向的車輛可實現(xiàn)更小的轉(zhuǎn)向回轉(zhuǎn)半徑。二、車輪式行走機(jī)構(gòu)二、車輪式行走機(jī)構(gòu) 四輪行走機(jī)械的運動穩(wěn)定性有很大提高。但是，要保證4個輪子同時和地面接觸，必須使用特殊的輪系懸掛系統(tǒng)。它需要4個驅(qū)動電動機(jī)，控制系統(tǒng)也比較復(fù)雜，造價也較高。圖3-34 所示為輪位可變型四輪行走機(jī)構(gòu)，機(jī)器人可以根據(jù)需要讓4個車輪呈橫向、縱向或同心方向行走，可以增加機(jī)器人的運動靈活性。圖圖3-34 3-34 輪位可變型四輪行走機(jī)構(gòu)輪位可變型四輪行走機(jī)構(gòu)3.越障輪式機(jī)構(gòu)越障輪式機(jī)構(gòu)1)1)三小輪式車輪機(jī)構(gòu)三小輪式車輪機(jī)構(gòu) 當(dāng)小車輪自轉(zhuǎn)時，用于正常行走；當(dāng)、車輪公

34、轉(zhuǎn)時，用于上臺階，是支臂撐起的負(fù)載。圖圖3-35 3-35 三小輪式車輪機(jī)構(gòu)三小輪式車輪機(jī)構(gòu)二、車輪式行走機(jī)構(gòu)二、車輪式行走機(jī)構(gòu) 如圖3-36（a）所示，a小輪和c小輪旋轉(zhuǎn)前進(jìn)（行走），使車輪接觸臺階停住；如圖3-36（b）所示，a、b和c小輪繞著它們的中心旋轉(zhuǎn)（公轉(zhuǎn)），b小輪接觸到了高一級臺階；如圖3-36（c）所示，b小輪和a小輪旋轉(zhuǎn)前進(jìn)（行走）；如圖3-36（d）所示，車輪又一次接觸臺階停住。如此往復(fù)，便可以一級一級臺階地向上爬。圖圖3-36 3-36 三小輪式車輪機(jī)構(gòu)上、下臺階時的工作示意圖三小輪式車輪機(jī)構(gòu)上、下臺階時的工作示意圖二、車輪式行走機(jī)構(gòu) 圖3-37所示為三輪或四輪裝置三小輪

35、式車輪機(jī)械上臺階時的示意圖，在同一個時刻，總是有輪子在行走，有輪子在公轉(zhuǎn)。圖圖3-37 3-37 三輪或四輪裝置三小輪式車輪機(jī)構(gòu)上臺階時的示意圖三輪或四輪裝置三小輪式車輪機(jī)構(gòu)上臺階時的示意圖二、車輪式行走機(jī)構(gòu) 多節(jié)車輪式機(jī)構(gòu)是由多個車輪用軸關(guān)節(jié)或伸縮關(guān)節(jié)連在一起形成的輪式行走機(jī)構(gòu)。這種多輪式行走機(jī)構(gòu)非常適合在崎嶇不平的道路上行駛，對攀爬臺階也非常有效。圖圖3-37 3-37 三輪或四輪裝置三小輪式車輪機(jī)構(gòu)上臺階時的示意圖三輪或四輪裝置三小輪式車輪機(jī)構(gòu)上臺階時的示意圖2)2)多節(jié)車輪式機(jī)構(gòu)多節(jié)車輪式機(jī)構(gòu)二、車輪式行走機(jī)構(gòu)圖圖3-39 3-39 多節(jié)車輪式行走機(jī)構(gòu)上臺階的工作過程示意圖多節(jié)車輪式行

36、走機(jī)構(gòu)上臺階的工作過程示意圖二、車輪式行走機(jī)構(gòu) 搖臂車輪式機(jī)構(gòu)的行走機(jī)構(gòu)更有利于在未知的地況下行走，圖3-40所示的“玉兔”月球車是由6個獨立的搖臂作為每個車輪的支撐，每個車輪可以獨立驅(qū)動、獨立旋轉(zhuǎn)、獨立伸縮?！坝裢谩痹虑蜍嚳梢詰{借6個輪子實現(xiàn)前進(jìn)、后退、原地轉(zhuǎn)向、行進(jìn)間轉(zhuǎn)向、20爬坡、20 cm 越障等。六輪搖臂車輪式行走機(jī)構(gòu)，可使它們同時適應(yīng)不同高度，保持6個輪子同時著地，使“玉兔”月球車成為一個真正的“爬行高手”。3)3)搖臂車輪式機(jī)構(gòu)搖臂車輪式機(jī)構(gòu)二、車輪式行走機(jī)構(gòu)圖圖3-40 “3-40 “玉兔玉兔”月球車月球車1.履帶式行走機(jī)構(gòu)的組成與形狀履帶式行走機(jī)構(gòu)的組成與形狀1)1)履帶式行

37、走機(jī)構(gòu)的組成履帶式行走機(jī)構(gòu)的組成 履帶式行走機(jī)構(gòu)由履帶、驅(qū)動鏈輪、支承輪、托帶輪和張緊輪(導(dǎo)向輪)組成，如圖3-41所示。三、履帶式行走機(jī)構(gòu)圖圖3-41 3-41 履帶式行走機(jī)構(gòu)履帶式行走機(jī)構(gòu)2)2)履帶式行走機(jī)構(gòu)的形狀履帶式行走機(jī)構(gòu)的形狀 圖3-42（a）所示為一字形履帶式行走機(jī)構(gòu)，驅(qū)動輪及張緊輪兼做支承輪，增大支承地面面積，改善了穩(wěn)定性，此時驅(qū)動輪和導(dǎo)向輪只略微高于地面。圖3-42（b）所示為倒梯形履帶式行走機(jī)構(gòu)，不做支承輪的驅(qū)動輪與張緊輪裝得高于地面，鏈條引入引出時角度達(dá)50，其好處是適合于穿越障礙，另外因為減少了泥土夾入引起的磨損和失效，可以延長驅(qū)動輪和張緊輪的壽命。三、履帶式行走機(jī)構(gòu)

38、圖圖3-42 3-42 履帶式行走機(jī)構(gòu)的形狀履帶式行走機(jī)構(gòu)的形狀2.履帶式行走機(jī)構(gòu)的特點履帶式行走機(jī)構(gòu)的特點三、履帶式行走機(jī)構(gòu)1)履帶式行走機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(1)支承面積大，接地比壓小，適合在松軟或泥濘場地進(jìn)行作業(yè)，下陷度小，滾動阻力小。(2)越野機(jī)動性好，可以在凹凸的地面上行走，可以跨越障礙物，能爬梯度不太高的臺階，爬坡、越溝等性能均優(yōu)于輪式行走機(jī)構(gòu)。(3)履帶支承面上有履齒，不易打滑，牽引附著性能好，可發(fā)揮較大的牽引力。3.履帶式行走機(jī)構(gòu)的變形履帶式行走機(jī)構(gòu)的變形1)1)形狀可變履帶式行走機(jī)構(gòu)形狀可變履帶式行走機(jī)構(gòu) 隨著主臂桿和曲柄的搖擺，整個履帶可以隨意變成各種類型的三角形形態(tài)，即其履帶形狀可

39、以為適應(yīng)臺階而改變，這樣會比普通履帶機(jī)構(gòu)的動作更為自如，從而使機(jī)器人的機(jī)體能夠任意上下樓梯(見圖3-44)和越過障礙物。三、履帶式行走機(jī)構(gòu)圖圖3-43 3-43 形狀可變履帶式行走機(jī)構(gòu)形狀可變履帶式行走機(jī)構(gòu)11履帶；履帶； 22行星輪；行星輪； 33曲柄；曲柄； 44主臂桿；主臂桿； 55導(dǎo)向輪；導(dǎo)向輪；66履帶架；履帶架； 77驅(qū)動輪；驅(qū)動輪； 88機(jī)體機(jī)體; 9; 9攝像機(jī)攝像機(jī)三、履帶式行走機(jī)構(gòu)2)履帶式行走機(jī)構(gòu)的缺點（1）由于沒有自定位輪，沒有轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，只能靠左右兩個履帶的速度差實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，所以在橫向和前進(jìn)方向都會產(chǎn)生滑動。（2）轉(zhuǎn)彎阻力大，不能準(zhǔn)確地確定回轉(zhuǎn)半徑。(3)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大

40、，運動慣性大，減振功能差，零件易損壞。三、履帶式行走機(jī)構(gòu)圖圖3-44 3-44 形狀可變履帶式行走機(jī)構(gòu)上下樓梯形狀可變履帶式行走機(jī)構(gòu)上下樓梯2)2)位置可變履帶式行走機(jī)構(gòu)位置可變履帶式行走機(jī)構(gòu)三、履帶式行走機(jī)構(gòu)圖圖3-45 3-45 位置可變履帶式行走機(jī)構(gòu)位置可變履帶式行走機(jī)構(gòu) 隨著主臂桿和曲柄的搖擺，4個履帶可以隨意變成朝前和朝后的多種位置組合形態(tài)，從而使機(jī)器人的機(jī)體能夠上下樓梯，甚至跨越橫溝，如圖3-46所示。三、履帶式行走機(jī)構(gòu)圖圖3-46 3-46 位置可變履帶式行走機(jī)構(gòu)的上下樓梯和跨越橫溝位置可變履帶式行走機(jī)構(gòu)的上下樓梯和跨越橫溝三、履帶式行走機(jī)構(gòu)圖圖3-47 3-47 位置可變履帶式

41、行走機(jī)構(gòu)的實例位置可變履帶式行走機(jī)構(gòu)的實例3)3)裝有轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的履帶式行走機(jī)構(gòu)裝有轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的履帶式行走機(jī)構(gòu) 圖3-48所示為裝有轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的履帶式行走機(jī)構(gòu)。它可以轉(zhuǎn)向，可以上下臺階。三、履帶式行走機(jī)構(gòu)圖圖3-48 3-48 裝有轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的履帶式行走機(jī)構(gòu)裝有轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的履帶式行走機(jī)構(gòu) 雙重履帶式可轉(zhuǎn)向行走機(jī)構(gòu)的主體前后裝有轉(zhuǎn)向器，并裝有使轉(zhuǎn)向器繞圖中的AA軸旋轉(zhuǎn)的提起機(jī)構(gòu)，這使得該行走機(jī)構(gòu)上下臺階非常順利，能得到用折疊方式向高處伸臂，在斜面上保持主體水平等各種各樣的姿勢。三、履帶式行走機(jī)構(gòu)圖圖3-49 3-49 雙重履帶式可轉(zhuǎn)向行走機(jī)構(gòu)雙重履帶式可轉(zhuǎn)向行走機(jī)構(gòu) 四、足式行走機(jī)構(gòu)1.足式行走的特點足式

42、行走的特點1)1)足式行走的優(yōu)點足式行走的優(yōu)點 足式行走對崎嶇路面具有很好的適應(yīng)能力，足式行走的立足點是離散的點，可以在可能到達(dá)的地面上選擇最優(yōu)的支撐點，而輪式和履帶式行走工具必須面臨最差的地形上的幾乎所有點；足式行走機(jī)構(gòu)有很大的適應(yīng)性，尤其在有障礙物的通道（如管道、臺階或樓梯）或很難接近的工作場地更有優(yōu)越性。足式行走還具有主動隔振能力，盡管地面高低不平，機(jī)身的運動仍然可以相當(dāng)平穩(wěn)；足式行走在不平地面和松軟地面上的運動速度較高，能耗較少。 四、足式行走機(jī)構(gòu) 四、足式行走機(jī)構(gòu)2)2)足的數(shù)目足的數(shù)目圖圖3-50 3-50 單足、雙足、三足、四足和六足行走機(jī)構(gòu)單足、雙足、三足、四足和六足行走機(jī)構(gòu) 四、足式行走機(jī)構(gòu)2.足的配置足的配置 足的配置是指足相對于機(jī)體的位置和方位的安排，這個問題對于兩足及兩足以上的機(jī)器人尤為重要。就兩足而言，足的配置或是一左一右，或是一前一后。后一種配置因容易引起腿間的干涉，故在實際中很少用到。 四、足式行走機(jī)構(gòu) 四、足式行走機(jī)構(gòu)1)1)足的主平面的安排足的主平面的安排 在假設(shè)足的配置為對稱的前提下，四足或多于四足的配置可能有兩種，如圖3-51所示。圖3-51（a）所示為正向?qū)ΨQ分布，即腿的主平面與行走方向垂直；圖3-51（b）所示為前后向?qū)ΨQ分布，即腿的主平面與行走方向一致。圖圖3-48 3-48 裝有轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的履帶式行走機(jī)構(gòu)裝有轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)