【文章內容簡介】 一、機器人機械結構的組成 １．手部 機器人為了進行作業(yè)，在手腕上配置了操作機構，有時也稱為手爪或末端操作器． ２．手腕 聯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 機器人的基礎部分，起支承作用．對固定式機器人，直接聯接在地面基礎上，對移動式機器人，則安裝在移動機構上． 二、機器人機構的運動 １．手臂的運動 (1)垂直移動 (2)徑向移動 (3)回轉運動 ２．手腕的運動 (1)手腕旋轉 (2)手腕彎曲 (3)手腕側擺 三、機身和臂部機構 １．機身結構 機身是直接聯接、支承和傳動手臂及行走機構的部件。它是由臂部運動 (升降、平移、回轉和俯仰 )機構及有關的導向裝置、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，所采用的驅動裝置、傳動機構、導向裝置也不同，致使機身結構有很大差異。 一般情況下，實現臂部的升降、回轉或或俯仰等運動的驅動裝置或傳動件都安裝在機身上。臂部的運動愈多，機身的結構和受力愈復雜。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，可沿地面或架空軌道運行。 １．機身結構 常用的機身結構： １）升降回轉型機身結構 ２）俯仰型機身結構 ３）直移型機身結構 ４）類人機器人機身結構 ２．臂部結構 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、屈伸或自轉等運動有關的構件，如傳動機構、驅動裝置、導向定位裝置、支撐聯接和位置檢測元件等。此外，還有與腕部或手臂的運動和聯接支撐等有關的構件、配管配線等。 ２．臂部結構 根據臂部的運動和布局、驅動方式、傳動和導向裝置的不同可分為： １）伸縮型臂部結構 ２）轉動伸縮型臂部結構 ３）驅伸型臂部結構 ４）其他專用的機械傳動臂部結構 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回轉，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。立主式結構簡單，服務于某種主機，承擔上、下料或轉運等工作。 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，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系到機器人的運動軌跡，可以實現平面運動，也可以作空間運動。（ 圖見下頁 ） 四、手腕結構 手腕 是聯接手臂和手部的結構部件，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，這三個回轉方向為： １）臂轉 繞小臂軸線方向的旋轉。 ２）手轉 使手部繞自身的軸線方向旋轉。 ３）腕擺 使手部相對于臂進行擺動。 手腕結構多為上述三個回轉方式的組合，組合的方式可以有多種形式如下圖所示： 腕部結構的設計要滿足傳動靈活、結構緊湊輕巧、避免干涉。機器人多數將腕部結構的驅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的心軸和多層套筒上去。運動傳入腕部后再分別實現各個動作。 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，實現邊校正邊裝配。 一種是從機械結構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 機器人的手部是是最重要的執(zhí)行機構，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