【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 一、機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)的組成 １．手部 機(jī)器人為了進(jìn)行作業(yè)，在手腕上配置了操作機(jī)構(gòu)，有時(shí)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(jī)身和手腕的部分，主要作用是改變手部的空間位置，滿足機(jī)器人的作業(yè)空間，并將各種載荷傳遞到機(jī)座． ４．機(jī)身 機(jī)器人的基礎(chǔ)部分，起支承作用．對(duì)固定式機(jī)器人，直接聯(lián)接在地面基礎(chǔ)上，對(duì)移動(dòng)式機(jī)器人，則安裝在移動(dòng)機(jī)構(gòu)上． 二、機(jī)器人機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng) １．手臂的運(yùn)動(dòng) (1)垂直移動(dòng) (2)徑向移動(dòng) (3)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) ２．手腕的運(yùn)動(dòng) (1)手腕旋轉(zhuǎn) (2)手腕彎曲 (3)手腕側(cè)擺 三、機(jī)身和臂部機(jī)構(gòu) １．機(jī)身結(jié)構(gòu) 機(jī)身是直接聯(lián)接、支承和傳動(dòng)手臂及行走機(jī)構(gòu)的部件。它是由臂部運(yùn)動(dòng) (升降、平移、回轉(zhuǎn)和俯仰 )機(jī)構(gòu)及有關(guān)的導(dǎo)向裝置、支撐件等組成。由于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)型式、使用條件、負(fù)載能力各不相同，所采用的驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向裝置也不同，致使機(jī)身結(jié)構(gòu)有很大差異。 一般情況下，實(shí)現(xiàn)臂部的升降、回轉(zhuǎn)或或俯仰等運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置或傳動(dòng)件都安裝在機(jī)身上。臂部的運(yùn)動(dòng)愈多，機(jī)身的結(jié)構(gòu)和受力愈復(fù)雜。機(jī)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(jī)構(gòu)，可沿地面或架空軌道運(yùn)行。 １．機(jī)身結(jié)構(gòu) 常用的機(jī)身結(jié)構(gòu)： １）升降回轉(zhuǎn)型機(jī)身結(jié)構(gòu) ２）俯仰型機(jī)身結(jié)構(gòu) ３）直移型機(jī)身結(jié)構(gòu) ４）類人機(jī)器人機(jī)身結(jié)構(gòu) ２．臂部結(jié)構(gòu) 手臂部件 (簡(jiǎn)稱臂部 )是機(jī)器人的主要執(zhí)行部件，它的作用是支撐腕部和手部，并帶動(dòng)它們?cè)诳臻g運(yùn)動(dòng)。機(jī)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(yùn)動(dòng)有關(guān)的構(gòu)件，如傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置、導(dǎo)向定位裝置、支撐聯(lián)接和位置檢測(cè)元件等。此外，還有與腕部或手臂的運(yùn)動(dòng)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(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： １）伸縮型臂部結(jié)構(gòu) ２）轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)械傳動(dòng)臂部結(jié)構(gòu) ３．機(jī)身和臂部的配置形式 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)器人的運(yùn)動(dòng)要求、工作對(duì)象、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。目前常用的有如下幾種形式： （１）橫梁式 （２）立柱式 （３）機(jī)座式 （４）驅(qū)伸式 ３．機(jī)身和臂部的配置形式 橫梁式 ： 機(jī)身設(shè)計(jì)成橫梁式，用于懸掛手臂部件，這類機(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，直觀等優(yōu)點(diǎn)。橫梁可設(shè)計(jì)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(shè)備上，也可從地面架設(shè)。 ３．機(jī)身和臂部的配置形式 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)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(diǎn)。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(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。 ３．機(jī)身和臂部的配置形式 機(jī)座式 ： 機(jī)身設(shè)計(jì)成機(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)。也可以具有行走機(jī)構(gòu)，如沿地面上的專用軌道移動(dòng)，以擴(kuò)大其活動(dòng)范圍。各種運(yùn)動(dòng)形式均可設(shè)計(jì)成機(jī)座式。 ３．機(jī)身和臂部的配置形式 屈伸式 ： 屈伸式機(jī)器人的臂部由大小臂組成，大小臂間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，稱為屈伸臂。屈伸臂與機(jī)身間的配置形式關(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)。（ 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(dú)立的自由度，以滿足機(jī)器人手部完成復(fù)雜的姿態(tài)。 要確定手部的作業(yè)方向，一般需要三個(gè)自由度，這三個(gè)回轉(zhuǎn)方向?yàn)椋? 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(duì)于臂進(jìn)行擺動(dòng)。 手腕結(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如下圖所示： 腕部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要滿足傳動(dòng)靈活、結(jié)構(gòu)緊湊輕巧、避免干涉。機(jī)器人多數(shù)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)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)傳遞到同軸旋轉(zhuǎn)的心軸和多層套筒上去。運(yùn)動(dòng)傳入腕部后再分別實(shí)現(xiàn)各個(gè)動(dòng)作。 柔順手腕 在用機(jī)器人進(jìn)行精密裝配作業(yè)中，當(dāng)被裝配零件的不一致、工件的定位夾具、機(jī)器人的定位精度不能滿足裝配要求時(shí)，會(huì)導(dǎo)致裝配困難。這就提出了柔順性要求。 柔順裝配技術(shù)有兩種：一種是從檢測(cè)、控制的角度，采取各種不同的搜索方法，實(shí)現(xiàn)邊校正邊裝配。 一種是從機(jī)械結(jié)構(gòu)的角度在手腕部配置一個(gè)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(jī)構(gòu) 機(jī)器人的手部是是最重要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從功能和形態(tài)上看，它可分為 工業(yè)機(jī)器人的手部 和 仿人機(jī)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