【文章內(nèi)容簡介】 一、機器人機械結(jié)構(gòu)的組成 １．手部 機器人為了進行作業(yè)，在手腕上配置了操作機構(gòu)，有時也稱為手爪或末端操作器． ２．手腕 聯(lián)接手部和手臂的部分，主要作用是改變手部的空間方向和將作業(yè)載荷傳遞到手臂． ３．臂部 聯(lián)接機身和手腕的部分，主要作用是改變手部的空間位置，滿足機器人的作業(yè)空間，并將各種載荷傳遞到機座． ４．機身 機器人的基礎(chǔ)部分，起支承作用．對固定式機器人，直接聯(lián)接在地面基礎(chǔ)上，對移動式機器人，則安裝在移動機構(gòu)上． 二、機器人機構(gòu)的運動 １．手臂的運動 (1)垂直移動 (2)徑向移動 (3)回轉(zhuǎn)運動 ２．手腕的運動 (1)手腕旋轉(zhuǎn) (2)手腕彎曲 (3)手腕側(cè)擺 三、機身和臂部機構(gòu) １．機身結(jié)構(gòu) 機身是直接聯(lián)接、支承和傳動手臂及行走機構(gòu)的部件。它是由臂部運動 (升降、平移、回轉(zhuǎn)和俯仰 )機構(gòu)及有關(guān)的導向裝置、支撐件等組成。由于機器人的運動型式、使用條件、負載能力各不相同，所采用的驅(qū)動裝置、傳動機構(gòu)、導向裝置也不同，致使機身結(jié)構(gòu)有很大差異。 一般情況下，實現(xiàn)臂部的升降、回轉(zhuǎn)或或俯仰等運動的驅(qū)動裝置或傳動件都安裝在機身上。臂部的運動愈多，機身的結(jié)構(gòu)和受力愈復雜。機身既可以是固定式的，也可以是行走式的，即在它的下部裝有能行走的機構(gòu)，可沿地面或架空軌道運行。 １．機身結(jié)構(gòu) 常用的機身結(jié)構(gòu)： １）升降回轉(zhuǎn)型機身結(jié)構(gòu) ２）俯仰型機身結(jié)構(gòu) ３）直移型機身結(jié)構(gòu) ４）類人機器人機身結(jié)構(gòu) ２．臂部結(jié)構(gòu) 手臂部件 (簡稱臂部 )是機器人的主要執(zhí)行部件，它的作用是支撐腕部和手部，并帶動它們在空間運動。機器人的臂部主要包括臂桿以及與其伸縮、屈伸或自轉(zhuǎn)等運動有關(guān)的構(gòu)件，如傳動機構(gòu)、驅(qū)動裝置、導向定位裝置、支撐聯(lián)接和位置檢測元件等。此外，還有與腕部或手臂的運動和聯(lián)接支撐等有關(guān)的構(gòu)件、配管配線等。 ２．臂部結(jié)構(gòu) 根據(jù)臂部的運動和布局、驅(qū)動方式、傳動和導向裝置的不同可分為： １）伸縮型臂部結(jié)構(gòu) ２）轉(zhuǎn)動伸縮型臂部結(jié)構(gòu) ３）驅(qū)伸型臂部結(jié)構(gòu) ４）其他專用的機械傳動臂部結(jié)構(gòu) ３．機身和臂部的配置形式 機身和臂部的配置形式基本上反映了機器人的總體布局。由于機器人的運動要求、工作對象、作業(yè)環(huán)境和場地等因素的不同，出現(xiàn)了各種不同的配置形式。目前常用的有如下幾種形式： （１）橫梁式 （２）立柱式 （３）機座式 （４）驅(qū)伸式 ３．機身和臂部的配置形式 橫梁式 ： 機身設計成橫梁式，用于懸掛手臂部件，這類機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，直觀等優(yōu)點。橫梁可設計成固定的或行走的，一般橫梁安裝在廠房原有建筑的柱梁或有關(guān)設備上，也可從地面架設。 ３．機身和臂部的配置形式 立柱式： 立柱式機器人多采用回轉(zhuǎn)型、俯仰型或屈伸型的運動型式，是一種常見的配置形式。一般臂部都可在水平面內(nèi)回轉(zhuǎn)，具有占地面積小而工作范圍大的特點。立柱可固定安裝在空地上，也可以固定在床身上。立主式結(jié)構(gòu)簡單，服務于某種主機，承擔上、下料或轉(zhuǎn)運等工作。 ３．機身和臂部的配置形式 機座式 ： 機身設計成機座式，這種機器人可以是獨立的、自成系統(tǒng)的完整裝置，可以隨意安放和搬動。也可以具有行走機構(gòu)，如沿地面上的專用軌道移動，以擴大其活動范圍。各種運動形式均可設計成機座式。 ３．機身和臂部的配置形式 屈伸式 ： 屈伸式機器人的臂部由大小臂組成，大小臂間有相對運動，稱為屈伸臂。屈伸臂與機身間的配置形式關(guān)系到機器人的運動軌跡，可以實現(xiàn)平面運動，也可以作空間運動。（ 圖見下頁 ） 四、手腕結(jié)構(gòu) 手腕 是聯(lián)接手臂和手部的結(jié)構(gòu)部件，它的主要作用是確定手部的作業(yè)方向。因此它具有獨立的自由度，以滿足機器人手部完成復雜的姿態(tài)。 要確定手部的作業(yè)方向，一般需要三個自由度，這三個回轉(zhuǎn)方向為： １）臂轉(zhuǎn) 繞小臂軸線方向的旋轉(zhuǎn)。 ２）手轉(zhuǎn) 使手部繞自身的軸線方向旋轉(zhuǎn)。 ３）腕擺 使手部相對于臂進行擺動。 手腕結(jié)構(gòu)多為上述三個回轉(zhuǎn)方式的組合，組合的方式可以有多種形式如下圖所示： 腕部結(jié)構(gòu)的設計要滿足傳動靈活、結(jié)構(gòu)緊湊輕巧、避免干涉。機器人多數(shù)將腕部結(jié)構(gòu)的驅(qū)動部分安排在小臂上。首先設法使幾個電動機的運動傳遞到同軸旋轉(zhuǎn)的心軸和多層套筒上去。運動傳入腕部后再分別實現(xiàn)各個動作。 柔順手腕 在用機器人進行精密裝配作業(yè)中，當被裝配零件的不一致、工件的定位夾具、機器人的定位精度不能滿足裝配要求時，會導致裝配困難。這就提出了柔順性要求。 柔順裝配技術(shù)有兩種：一種是從檢測、控制的角度，采取各種不同的搜索方法，實現(xiàn)邊校正邊裝配。 一種是從機械結(jié)構(gòu)的角度在手腕部配置一個柔順環(huán)節(jié)，以滿足柔順裝配的要求。 柔順手腕示意圖如下頁 柔順手腕 五、手部機構(gòu) 機器人的手部是是最重要的執(zhí)行機構(gòu)，從功能和形態(tài)上看，它可分為 工業(yè)機器人的手部 和 仿人機器人的手部 。 常用的手部按其握持原理可以分為 夾持類 和 吸附類 兩大類。 １ .夾持類 夾持類手部除常用的 夾鉗式 外，還有 脫