机器人的机械结构
机器人的机械结构
机器人本体由机座、腰部、大臂、小臂、手腕、末端执行器和驱动装置组成。
共有六个自由度，依次为腰部回转、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕回转、手腕俯仰、手腕侧摆。
机器人采用电机驱动，电机分为步进电机或直流伺服电机。
直流伺服电机能构成闭环控制、精度高、额定转速高、但价格较高，而步进电机驱动具有成本低、控制系统简单。
各部件组成和功能描述如下：
（1）底座部件：底座部件包括底座、回转部件、传动部件和驱动电机等。
（2）腰部回转部件：腰部回转部件包括腰部支架、回转轴、支架、谐波减速器、制动器和步进电机等。
（3）大臂：大臂和传动部件
（4）小臂：小臂、减速齿轮箱、传动部件、传动轴等，在小臂前端固定驱动手腕三个运动的步进电机。
（5）手腕部件：手腕壳体、传动齿轮和传动轴、机械接口等。
（6）末端执行器：根据抓取物体的形状、材质等选择合理的结构。
（7）。
简述机器人的组成和分类
简述机器人的组成和分类机器人是一种由人工智能技术驱动的自动化设备，它在不同领域具有广泛的应用。
本文将简述机器人的组成和分类。
一、机器人的组成机器人通常由以下几个组成部分构成：1. 机械结构：机器人的机械结构是其身体的具体形态，包括机器人的外形、骨架和关节等。
机械结构的设计决定了机器人的运动能力和适应能力。
2. 传感器系统：传感器系统使机器人能够感知和获取周围环境的信息。
常见的传感器包括摄像头、激光雷达、声音传感器等，它们可以帮助机器人实时地感知到周围的物体、人和环境。
3. 控制系统：控制系统是机器人的大脑，负责接收和处理传感器获取的信息，并作出相应的决策和行动。
控制系统通常由硬件和软件组成，硬件包括主控芯片和执行器，软件则负责算法和逻辑的实现。
4. 电源系统：电源系统为机器人提供能量，使其能够正常运转。
电源可以是电池、充电宝或者连接外部电源等形式，不同的机器人根据其应用场景和能耗需求选择不同的电源方案。
二、机器人的分类根据机器人的用途和功能，可以将机器人分为以下几类：1. 工业机器人：工业机器人主要用于工业生产中的自动化操作，如焊接、装配、搬运等。
它们通常具有较大的工作空间和承重能力，并且能够高效地完成重复性、精密性的任务。
2. 服务机器人：服务机器人用于提供人类生活和服务的支持，如清洁机器人、导览机器人、护理机器人等。
它们可以与人类进行交流，并执行一些特定的任务，提高人类的生活质量和便利性。
3. 军事机器人：军事机器人主要应用于军事领域，用于战场侦查、侦察、救援等任务。
军事机器人通常具有高度的机动性、防护能力和作战能力，可以在危险环境下执行任务，减少对士兵的伤害风险。
4. 医疗机器人：医疗机器人主要用于医疗领域的辅助治疗和手术操作。
如手术机器人可以通过微创手术的方式减少手术切口，提高手术的精确性和安全性，为患者带来更好的治疗效果。
5. 家庭机器人：家庭机器人是为了满足家庭生活需求而设计的机器人，如智能扫地机器人、智能助理机器人等。
工业机器人组成结构
工业机器人组成结构工业机器人是一种用于自动化生产的机器，它能够完成人类在生产线上的工作任务。
工业机器人的组成结构是多样的，下面将从机械结构、电气控制和软件系统三个方面来介绍工业机器人的组成结构。
一、机械结构工业机器人的机械结构是支持其运动和操作的基础。
通常，它由底座、臂架、关节、末端执行器等部分组成。
1. 底座：底座是机器人的基础，通常由铸铁或钢板制成，具有足够的强度和稳定性。
底座上通常安装有电机和减速器，用于提供机器人的旋转运动。
2. 臂架：臂架是机器人的主体结构，通常由铝合金或碳纤维等材料制成，具有轻量化和高强度的特点。
臂架上的关节连接着各个运动部件，使机器人能够进行多轴运动。
3. 关节：关节是机器人的运动部件，通常由电动机、减速器和编码器等组成。
关节能够提供机器人的转动和抬升等运动，使机器人能够灵活地完成各种工作任务。
4. 末端执行器：末端执行器是机器人的工作部件，通常根据需要选择不同的执行器，如夹爪、吸盘、焊枪等。
末端执行器能够完成机器人的具体操作任务，如抓取、装配、焊接等。
二、电气控制电气控制是机器人的神经系统，负责控制机器人的运动和操作。
它由电机驱动系统、传感器系统和控制器等组成。
1. 电机驱动系统：电机驱动系统是机器人的动力源，通常由伺服电机和伺服驱动器等组成。
电机驱动系统能够提供机器人的运动能力，使机器人能够精确地控制运动轨迹和速度。
2. 传感器系统：传感器系统能够感知机器人周围的环境和工件信息，通常包括视觉传感器、力传感器、接近开关等。
传感器系统能够为机器人提供反馈信号，使机器人能够根据实际情况进行调整和控制。
3. 控制器：控制器是机器人的大脑，负责整个系统的协调和控制。
控制器通常由工控机或嵌入式控制器组成，可以通过编程来实现机器人的自动化控制和任务规划。
三、软件系统软件系统是机器人的智能核心，负责实现机器人的智能化和自主性。
它由操作系统、控制算法和应用软件等组成。
1. 操作系统：操作系统是机器人的基础软件平台，通常采用实时操作系统（RTOS），如VxWorks、RobotWare等。
工业机器人的五大机械结构和三大零部件解析
工业机器人的五大机械结构和三大零部件解析一、五大机械结构：1.手臂结构：工业机器人的手臂结构类似于人的手臂，用于搬运和操作物体。
它通常由多段关节构成，这些关节可以进行旋转和伸缩。
手臂结构可以根据不同的任务来设计，手臂的长度、关节的自由度和负载能力等可以根据实际需求进行调整。
2.底座结构：底座结构是工业机器人的支撑部分，它承载整个机器人和工作负载的重量，并提供机器人的旋转能力。
底座通常由电机和减速器组成，通过控制电机的旋转实现整体机器人的转动。
3.关节结构：关节结构是工业机器人手臂各关节连接的部分，它具有旋转和转动的能力。
关节结构通常由电机、减速器和编码器等组成，电机提供动力，减速器提供转动和转动的精度，编码器用于反馈位置和速度等参数。
4.手持器结构：手持器结构是机器人手臂的末端装置，用于夹取和操纵物体。
手持器通常由夹爪、吸盘、焊枪等组成，它们可以根据不同的任务和工作环境进行选择和装配。
5.支撑结构：支撑结构是机器人的框架和支撑部分，它提供机器人的稳定性和强度。
支撑结构通常由铝合金、碳纤维等材料制成，具有轻巧、刚性和耐用等特点。
二、三大零部件：1.电机：电机是工业机器人的核心动力部件，它提供驱动力和旋转力。
根据不同的应用需求，电机可以选择步进电机、直流电机、交流伺服电机等，它们具有不同的功率、转速和扭矩等特性。
2.减速器：减速器是机器人关节结构中的关键部件，它将电机的高速转动转换为低速高扭矩的输出。
减速器能够提供精确的旋转和转动控制，确保机器人的高精度和灵活性。
3.编码器：编码器是机器人关节结构中的传感器部件，它用于测量关节的位置和速度等参数。
编码器通过提供准确的反馈信号，帮助控制系统实时控制和监测机器人的运动状态。
以上是对工业机器人的五大机械结构和三大零部件的解析。
机器人的结构和零部件的选择和设计根据不同的应用和需求来进行，它们共同作用于机器人的性能和功能，实现自动化生产和工作的目标。
随着科技的不断发展，工业机器人在各个领域的应用也将越来越广泛。
机器人本体结构_图文
腕部及手部结构
机器人腕部结构的基本形式和特点
机器人的手部作为末端执行器是完成抓握工件或执行特定作业的重要部件，也需要有多种结构。腕部是 臂部与手部的连接部件，起支承手部和改变手部姿态的作用。目前，RRR型三自由度手腕应用较普遍。
腕部是机器人的小臂与末端执行器(手部或称手爪)之间的连接部件，其作用是利用自身的活动度确定手部 的空间姿态。对于一般的机器人，与手部相连接的手腕都具有独驱自转的功能，若手腕能在空间取任意 方位，那么与之相连的手部就可在空间取任意姿态，即达到完全灵活。 从驱动方式看，手腕一般有两种形式，即远程驱动和直接驱动。直接驱动是指驱动器安装在手腕运动关 节的附近直接驱动关节运动，因而传动路线短，传动刚度好，但腕部的尺寸和质量大，惯量大。远程驱 动方式的驱动器安装在机器人的大臂、基座或小臂远端上，通过连杆、链条或其他传动机构间接驱动腕 部关节运动，因而手腕的结构紧凑，尺寸和质量小，对改善机器人的整体动态性能有好处，但传动设计 复杂，传动刚度也降低了。 按转动特点的不同，用于手腕关节的转动又可细分为滚转和弯转两种。滚转是指组成关节的两个零件自 身的几何回转中心和相对运动的回转轴线重合，因而能实现360°无障碍旋转的关节运动，通常用R来标 记。弯转是指两个零件的几何回转中心和其相对转动轴线垂直的关节运动。由于受到结构的限制，其相 对转动角度一般小于360°。弯转通常用B来标记。
一、腕部的自由度
手腕按自由度个数可分为单自由度手腕、二自由度手腕和三自由度手腕。
腕部实际所需要的自由度数目应根据机器人的工作性能要求来确定。在有些情况下，腕部具 有两个自由度，即翻转和俯仰或翻转和偏转。一些专用机械手甚至没有腕部，但有些腕部为 了满足特殊要求还有横向移动自由度。
6种三自由度手腕的结合方式示意图
机器人的机械结构
机器人的机械结构一、机械臂：机械臂是机器人最重要的部分，它模拟人类的手臂动作，用于实现各种任务。
一般机械臂由几段连杆组成，每个连杆之间通过关节连接。
机械臂的结构决定了机械臂的运动范围和灵活性，常见的机械臂结构有直线运动结构、旋转关节结构、虫轮驱动结构等。
二、关节：关节是机械臂的重要组成部分，它连接两个连杆，使机械臂能够进行转动或弯曲。
常见的关节有旋转关节、滚动关节、剪刀关节等，它们通过电机驱动和传动装置来实现运动，可以实现机械臂的多个自由度运动。
三、传动装置：机器人的运动需要通过传动装置实现，常见的传动装置有齿轮传动、皮带传动、蜗轮传动等。
传动装置可以将电机的转动传递给机械臂，并根据需求进行速度调节和力矩放大，实现机器人的运动控制。
四、传感器与执行器：机器人的机械结构与传感器和执行器紧密相关。
传感器可以感知环境和物体的信息，如光电传感器、触摸传感器、距离传感器等，通过传感器，机器人可以实现对环境的感知和交互。
执行器是机器人运动的驱动器，如电机、气缸等。
它们与机械结构相互配合，使机器人能够具有自主执行任务的能力。
五、框架与支撑结构：机器人的框架和支撑结构起到支撑和保护机器人的作用，使其能够稳定地进行运动。
框架通常是由刚性材料制成，如金属或复合材料，以确保机器人的稳定性和刚性。
支撑结构支持机器人的各个部件，同时还能降低振动和噪音等对机器人性能的不良影响。
六、人机接口和控制系统：机器人的机械结构是人机接口和控制系统的基础，通过人机接口和控制系统，人们可以与机器人进行交互和控制。
人机接口包括各种控制按钮、触摸屏、语音识别等，通过人机接口，人们可以向机器人发出指令和进行交互。
控制系统是机器人的大脑，可以控制机械臂的运动、传感器的数据采集和分析等，实现机器人的智能化运作。
总之，机器人的机械结构是机器人的骨架，是实现机器人运动和任务的基础。
机械结构的设计与制造决定了机器人的功能和性能，可以根据不同的任务需求进行灵活的设计和优化。
机器人的主要结构及其构成
机器人的主要结构包括机械部分、传感部分和控制部分，其中机械部分包括驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人-环境交互系统、人机交互系统和控制系统。
驱动系统是机器人的动力来源，包括电机、减速器等；机械结构系统是机器人的身体，包括关节、连杆、支架等；感受系统是机器人的感知器官，包括摄像头、麦克风、超声波传感器等；机器人-环境交互系统是机器人与外部环境进行信息交流的通道，包括语音识别、图像处理等；人机交互系统是机器人与人类进行信息交流的通道，包括触摸屏、键盘等；控制系统是机器人的大脑，负责对机器人的各个部分进行协调和控制。
机器人的机械结构
人形机器人的机械结构和控制系统
人形机器人的机械结构和控制系统近年来，随着科技的不断发展，人形机器人逐渐进入人们的视野，成为了一个备受关注的领域。
作为一种具有高度仿真的人工智能系统，人形机器人不仅可以模拟人类的各种动作，还可以实现一定程度的智能交互。
其中，机械结构和控制系统两大核心技术是其实现的关键。
一、机械结构机械结构是人形机器人的基础，决定了其外形和动作能力。
目前，人形机器人主要采用的是仿生学的设计理念，即将人类的肢体结构和生理特征与机器相结合，以实现高度的仿真效果。
首先，人形机器人的关节结构是其构造上的核心。
一般来说，关节采用的是类似于人类关节的球形结构，以使机器人能够实现多向运动和转动。
在模拟人类进食动作的时候，机器人需要具备人类手臂的柔软性和灵活性，因此，在关节上通常使用类似于人类骨骼的可伸缩结构，同时结合弹性元件，以实现更加逼真的动作。
其次，人形机器人的动作控制也是机械结构的重要组成部分。
机器人通常采用电机或者液压系统，通过闭环控制的方式来实现动作。
闭环控制是指通过传感器实时反馈机器人实际状态，再根据预设动作控制模型进行调整，以达到精准的动作控制效果。
基于闭环控制的动作控制系统，可以使机器人具备高精度、高稳定性的动作控制，也可以在不同情境下实现不同的交互方式。
最后，人形机器人的外部表面和外形设计也是其机械结构中的重要部分。
机器人的外形和材料应尽可能保持与人类肌肉组织、皮肤结构的相似性，以增强其仿真效果。
在表面材料的选择上，通常采用弹性材料，以增强机体柔韧性和吸收外界冲击的能力。
二、控制系统控制系统是人形机器人整体的大脑和中枢，主要负责机器人的决策、运动控制和交互反馈。
人形机器人的控制系统通常可以分为三个层次：低层次的运动控制、中层次的决策控制和高层次的认知控制。
首先，低层次的运动控制主要负责机器人的肌肉控制和运动反馈。
常见的低层次运动控制包括PID控制、动态系统模型控制等，这些方法在动作控制的实现上具有较高的精度和稳定性。
第二章_机器人的机械结构
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第二章 机器人的机械结构
气吸式手部
真空气吸吸附手部
气流负压吸附手部
挤压排气式手
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第二章 机器人的机械结构
气吸式手部具有结构简单、重量轻、使用方便可 靠等优点。广泛用于非金属材料或不可有剩磁的材料 的吸附。 气吸式手部的另一个特点是对工件表面没有损伤， 且对被吸持工件预定的位置精度要求不高；但要求工 件上与吸盘接触部位光滑平整、清洁，被吸工件材质 致密，没有透气空隙。
(1)夹持类
(2)吸附类
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第二章 机器人的机械结构
1.夹持类 (1)夹钳式 • 手指1 • 传动机构2
• 驱动装置3
• 支架4
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1）手指 ①指端的形状
第二章 机器人的机械结构
V型指
平面指
尖指
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特形指
第二章 机器人的机械结构
②指面型式 根据工件形状、大小及其被夹持部位材质软硬、表 面性质等的不同，手指的指面有光滑指面、齿型指面 和柔性指面三种形式。 ③手指的材料 对于夹钳式手部，其手指材料可选用一般碳素钢和 合金结构钢。为使手指经久耐用，指面可镶嵌硬质合金； 高温作业的手指，可选用耐热钢；在腐蚀性气体环境下 工作的手指，可镀铬或进行搪瓷处理，也可选用耐腐蚀 的玻璃钢或聚四氟乙烯。
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第二章 机器人的机械结构
（2）磁吸式
磁吸式手部是利用永久磁铁或电磁铁通电后产生 的磁力来吸附材料工件的，应用较广。磁吸式手部不 会破坏被吸件表面质量。磁吸式手部比气吸式手部优 越的方面是：有较大的单位面积吸力，对工件表面光 洁度及通孔、沟槽等无特殊要求。磁吸式手部的不足 之处是：被吸工件存在剩磁，吸附头上常吸附磁性屑 （如铁屑等），影响正常工作。因此对那些不允许有 剩磁的零件要禁止使用。对钢、铁等材料制品，温度 超过723℃就会失去磁性，故在高温下无法使用磁吸式 手部。磁吸式手部按磁力来源可分为永久磁铁手部和 电磁铁手部。电磁铁手部由于供电不同又可分为交流 电磁铁和直流电磁铁手部。
工业机器人技术-工业机器人机械结构ppt课件
☞ 见P61、图3.3-10
电机
减速器 上臂
下臂
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
❖ 大型机器人结构1
☞ S轴采用同步皮带传动、手腕电机后置（后驱）
目的：
✓ 减小S轴电机； ✓ 平衡上臂重力； ✓ 提高结构稳定性。
☞ 见P43、图3.1-11, P45、图3.1-13
B/T电机位置 上臂回转
B/T电机位置
腕部回转
前驱
后驱
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
前驱特点 ✓ 结构简单、外形紧凑； ✓ 传动链短、传动精度高； ✓ 电机规格受限，承载能力低，适合小型机器人； ✓ 电机安装空间小、散热差，维修困难； ✓ 上臂前端重量大、重心远，结构稳定性差。
减速器
手腕电机
S轴电机 同步皮带
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
❖ 大型机器人结构2
☞ S轴采用同步皮带传动、上臂连杆驱动
目的：
✓ 减小S、U轴电机； ✓ 降低机器人重心； ✓ 提高结构稳定性。
❖ 典型结构剖析1（前驱）
R轴
☞ 见P64、图3.3-14
连接轴
减速器
电机
上臂回转段 上臂固定段
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
机器人的基本组成
机器人的基本组成机器人是一种能够自主执行任务的机械设备，它们可以在工业、医疗、军事等领域发挥重要作用。
机器人的基本组成包括机械结构、电子控制系统、传感器和电源等部分。
机械结构是机器人的基础，它决定了机器人的外形和功能。
机器人的机械结构通常由机械臂、关节、轴承、齿轮等部分组成。
机械臂是机器人最重要的部分之一，它可以完成各种动作，如抓取、旋转、弯曲等。
关节是机械臂的连接部分，它可以使机械臂在不同方向上运动。
轴承和齿轮则是机器人的传动部分，它们可以使机械臂在运动时更加平稳和精确。
电子控制系统是机器人的大脑，它可以控制机器人的运动和行为。
电子控制系统通常由微处理器、电机驱动器、编码器等部分组成。
微处理器是电子控制系统的核心，它可以接收传感器的信号并根据程序控制机器人的运动。
电机驱动器则是控制机器人电机的部分，它可以使机器人的运动更加平稳和精确。
编码器则是测量机器人运动的部分，它可以使机器人的运动更加精确和可控。
传感器是机器人的感官器官，它可以感知机器人周围的环境和物体。
传感器通常包括视觉传感器、声音传感器、力传感器等。
视觉传感器可以使机器人看到周围的物体和环境，声音传感器可以使机器人听到周围的声音，力传感器可以测量机器人的力量和压力。
电源是机器人的能量来源，它可以为机器人提供电力和能量。
电源通常包括电池、电源适配器等。
电池是机器人的移动电源，它可以为机器人提供电力和能量，电源适配器则是机器人的固定电源，它可以为机器人提供稳定的电力和能量。
机器人的基本组成包括机械结构、电子控制系统、传感器和电源等部分。
这些部分相互配合，使机器人能够完成各种任务和工作。
随着科技的不断发展，机器人的基本组成也在不断更新和完善，为人类带来更多的便利和效益。
机器人工作原理
机器人工作原理机器人是一种能够自主执行任务的智能机器。
它们可以完成各种任务，如生产、清洁、维修、医疗和安全等。
机器人在现代工业制造、医疗服务和军事领域等诸多领域中得到应用，它们的出现极大地提高了人们的生活质量和社会效率。
本文将介绍机器人的工作原理。
一、机器人的结构机器人的功能取决于其结构和控制系统。
通常，机器人由四个主要组件组成：1. 机械结构：由轴、传动装置和连接机制组成，包括基座、臂、连接器、关节和末端器等部分。
2. 传感器：用于读取和检测运动、力和位置信息的装置，包括视觉、触觉、声音和其他传感器。
3. 控制电路：通过读取传感器信号和执行任务来控制机器人运动的电路系统。
4. 能源：机器人需要能源来运作，通常使用电动机、压缩空气、液压和化学能源等。
二、机器人的运动原理机器人的运动原理可以分为四个部分：感知、决策、动作和反馈。
1. 感知：机器人使用各种传感器来获取环境的信息，包括图像、声音、接触和其他传感器的信息。
这些感知器将数据传输到机器人的控制中心。
2. 决策：机器人的控制系统会分析所有传感器收集到的数据，并基于内置程序或人工智能算法作出决策。
这些决策可能包括执行任务、如何执行任务、如何移动和寻找解决方案等。
3. 动作：控制系统基于上一个阶段的决策，执行机器人的运动。
机器人的动作通常类似于人类的动作般复杂，需要通过提高运动控制的精度来保证。
4. 反馈：机器人会在执行任务期间收集反馈信息，检查任务是否正确执行。
如果出现问题，机器人将重复上述流程，直到任务完成或出现错误解决。
三、机器人的应用机器人的应用非常广泛，包括工业自动化、医疗、教育和娱乐等各个领域。
以下是一些机器人应用的例子：1. 工业自动化：工业机器人是最常见的机器人类型。
它们用于组装、加工和包装等各个领域，如汽车制造、电子和半导体生产、医疗保健和循环利用等。
2. 医疗：机器人可以用于进行手术、治疗和康复训练等医疗服务。
这包括外科手术机器人、中心减压机器人、物理治疗机器人和康复机器人等。
机器人的机械结构
机器人的机械结构概述机器人的机械结构是指由各种零部件组成的，用于支撑机器人身体、传递运动和力量的框架和连接装置。
机械结构是机器人的基础，直接影响机器人的稳定性、灵活性和执行力。
本文将介绍机器人的机械结构的种类、设计原则和常用零部件。
机械结构种类机器人的机械结构可以分为刚性结构和柔性结构两种类型。
刚性结构刚性结构是指由刚性材料组成的，具有较高强度和刚度的结构。
刚性结构适用于需要精确运动和力量传递的场景。
常见的刚性结构包括铝合金框架、钢材支撑等。
刚性结构在机器人工业和军事领域广泛应用。
柔性结构柔性结构是指由弹性材料或具有一定弯曲能力的部件组成的结构。
柔性结构充分利用材料的柔韧性，可以实现机器人的柔软运动和机械灵活性。
常见的柔性结构包括聚合物弹性体、液体材料、软体机械构件等。
柔性结构适用于需要具有触觉、变形和适应性的场景。
设计原则机器人的机械结构设计需要考虑以下几个原则：1.强度和刚度：机械结构需要具有足够的强度和刚度，以承受机器人的运动、载荷和外界干扰。
在材料选择和结构设计上，需要考虑机械结构的受力分布和应力集中情况，以确保结构的稳定性和耐久性。
2.灵活性：机械结构需要具有一定的灵活性，以适应不同工作场景和任务需求。
灵活性可以通过使用柔性结构或可调节的连接件来实现。
同时，机械结构还应该考虑易于改装和扩展的设计，以便于后期功能的升级和增加。
3.重量和尺寸：机械结构应该尽可能轻量化和紧凑化，以减少机器人的整体重量和尺寸。
轻量化可以提高机器人的运动灵活性和功耗效率，同时降低机器人的成本和能源消耗。
4.可维护性和易装配：机械结构应该易于维护和维修，以减少机器人的停机时间和维护成本。
同时，机械结构应该采用模块化设计和标准化连接方式，以方便零部件的更换和装配。
常用零部件机器人的机械结构由各种零部件组成，下面介绍几种常见的机器人零部件：关节关节是机器人运动的基本单元，通过关节的转动实现机器人的运动灵活性。
常见的关节类型包括旋转关节、平移关节、万向关节等。
3.1机器人的机械结构
柔顺装配技术
机器人进行精密作业，被装配零件大小不 一致，工件的定位夹具或机器人定位精度不满 足要求，装配困难，需要柔顺装配技术 主动柔顺装配：利用传感器测量反馈，边校正 边装配，价格贵，速度慢 被动柔顺装配：有机械柔顺环节，价格低，结 构简单，速度快，但轴孔间隙不能太小
3.3机器人臂部设计
3、专用的末端操作器与换接器
如：在通用机器人上安装焊枪成为焊接机器人；
在通用机器人上安装拧螺母机成为装配机器人；
不用的手部对手腕的要求不一样，需要换接器
换接器包括插座和插头，分别装在手腕和手部上
4、仿人机器人手
能进行复杂作业，如装配、维修、操作设备等 ♣柔性手：可对不同外形物体抓取，物体受力均匀
3.重量要轻 为提高机器人的运动速度，要尽量减小臂 部运动部分的重量，以减小整个手臂对回转轴 的转动惯量。 4.运动要平稳、定位精度要高 由于臂部运动速度越高，惯性力引起的定 位前的冲击也就越大，运动既不平稳，定位精 度也不高。因此，除了臂部设计上要力求结构 紧凑、重量轻外，同时要采用一定形式的缓冲 措施。
2.回转与俯仰机身 机器人手臂的俯仰运动，一般采用活塞油(气)缸 与连杆机构来实现的。手臂俯仰运动用的活塞缸位于 手臂的下方，其活塞杆和手臂用铰链连接，缸体采用 尾部耳环或中部销轴等方式与立柱连接，图所示。此 外还有采用无杆活塞缸驱动齿条齿轮或四连杆机构实 现手臂的俯仰运动。
机器人机身和臂部的配臵形式（4种）
一、手部的典型结构
1. 夹钳类
2. 吸附类
3. 专用操作器 4. 仿人机器人手部
1、夹钳类
① 夹钳式：常用结构
包括手指、传动机构、驱动装臵、支架
手指：两指、多指； 指端形状：V形、平面、尖指、特形指
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一、机械手抓
图3-15所示为气压驱动的手爪，气缸4中的压缩空气推 动活塞5使齿条1做往复运动，经扇形齿轮2带动平行四边形 机构，使爪钳3平行地快速开合。
图3-15 1—齿条； 2—扇形齿轮； 3—爪钳；4—气缸； 5—活塞
一、机械手抓
2. 手抓的传动机构
驱动机构的驱动力通过传动机构驱使爪钳开 合并产生夹紧力。
(3)链条链轮传动是将 链条的直线运动变为链轮 的回转运动，它的回转角 度可大于360°。
图3-1 链条链轮传动机构
一、机器人的机身结构
2. 升降回转型机身结构的工作原理
图3-2所示设计的机身包 括两个运动，即机身的回转和 升降。机身回转机构置于升降 缸之上。
图3-2 升降回转型机身结构 1—回转缸； 2—活塞； 3—花键轴； 4—花键轴套； 5—升降缸
图3-17 V形爪钳图示
二、磁力吸盘
磁力吸盘有电磁吸盘和永磁吸盘两种。磁力吸盘是 在手部装上电磁铁，通过磁场吸力把工件吸住。
图3-18 1—外壳体； 2—线圈； 3—防尘盖； 4—磁盘
二、磁力吸盘
三、真空式吸盘
1. 真空负压吸盘
真空负压吸盘采用真空泵 能保证吸盘内持续产生负压。 其吸盘吸力取决于吸盘与工件 表面的接触面积和吸盘内、外 压力差，另外与工件表面状态 也有十分密切的关系，它影响 负压的泄漏。
三、机器人的臂部机构
2. 臂部俯仰结构
通常采用摆动油（气）缸驱 动、铰链连杆机构传动实现手臂 的俯仰，如图3-9所示。
图3-9 摆动气缸驱动连杆俯仰臂部机构 1—手部； 2—夹紧缸； 3—升降缸； 4—小臂； 5、8—摆动气缸； 6—大臂； 7—立柱
三、机器人的臂部机构
3. 臂部回转与升降机构
臂部回转和升降机构常采用回转缸与 升降缸单独驱动，适用于升降行程短而回 转角度小于360°的情况，也有用升降缸与 气动马达锥齿轮传动的机构。
1. 横梁式配置
机身设计成横梁式，用于悬挂手臂部件，横梁式配置通常分为单臂 悬挂式和双臂悬挂式两种，如图3-4所示。这类机器人的运动形式大多为 移动式。它具有占地面积小、能有效利用空间、动作简单直观等优点。
图3-4 横梁式配置
二、机器人臂部的配置
二、机器人臂部的配置Fra bibliotek2. 立柱式配置
立柱式配置的臂部多采用回转型、俯仰型或屈伸型的运动形式， 是一种常见的配置形式。立柱式配置通常分为单臂式和双臂式两种。一 般臂部都可在水平面内回转，具有占地面积小、工作范围大的特点。
三、机器人的臂部机构
三、机器人的臂部机构
手臂的垂直伸缩运动由油缸驱动，其特点是行程长，抓重 大。工件形状不规则时，为了防止产生较大的偏重力矩，可用4 根导向柱，这种结构多用于箱体加工线上。
图3-8 四导向柱式臂部伸缩机构 1—油缸； 2—夹紧缸； 3—手部； 4—导向柱； 5—运行架； 6—行走车轮； 7—轨道； 8—支座
四、机器人的腕部机构
1. 腕部的作用
工业机器人腕部是手臂和手 部的连接部件，起支承手部和改变 手部姿态的作用。机器人一般具有 6个自由度才能使手部达到目标位 置和处于期望的姿态，腕部上的自 由度主要用于实现所期望的姿态。
四、机器人的腕部机构
2. 腕部的自由度
为了使手部能处于空间任意方向，要求腕部能实现对空间3 个坐标轴X、Y、Z的转动，即具有翻转、俯仰和偏转3个自由度， 如图3-10所示。通常把腕部的回转称为Roll，用R表示；把腕部的 俯仰称为Pitch，用P表示；把腕部的偏转称为Yaw，用Y表示。
学习要求
学习完本模块的内容后， 学生应能够了解机器人机身不同 结构的组成原理，手部、腕部、 臂部、传动和行走机构各部分的 组成与种类；能熟练地分析各机 械结构系统的特点与工作原理； 掌握各个机械结构的典型机构； 能用上述所学分析实用机器人的 各个机械结构的组成、原理、故 障的可能原因。
学习单元一 机器人的机身结构
三、真空式吸盘
3. 挤气负压吸盘
当吸盘压向工件表面时，将吸盘 内空气挤出；当吸盘与工件去除压力 时，吸盘恢复弹性变形，使吸盘内腔 形成负压，将工件牢牢吸住，机械手 即可进行工件搬运；到达目标位置后， 可用碰撞力或电磁力使压盖动作，空 气进入吸盘腔内，释放工件。这种挤 气负压吸盘不需要真空泵也不需要压 缩空气气源，经济方便，但是可靠性 比真空负压吸盘和气流负压吸盘差。
图3-5 立柱式配置
二、机器人臂部的配置
二、机器人臂部的配置
3. 基座式配置
机座式配置的臂部可以是独立的、自成系统的完整装置，可 以随意安放和搬动，也可以具有行走机构，如沿地面上的专用轨道 移动，以扩大其活动范围。各种运动形式均可设计成机座式，机座 式配置通常分为单臂回转式、双臂回转式和多臂回转式。
一、机械手抓
1. 手抓的驱动
机械手爪的作用是抓住工件、握持工件和释放工件。 手指的开合通常采用气动、液动、电动和电磁来驱动，气 动手爪目前得到广泛的应用，主要由于气动手爪具有结构 简单、成本低、容易维修，且开合迅速、质量轻等优点， 其缺点在于空气介质存在可压缩性，使爪钳位置控制比较 复杂。液压驱动手爪成本要高些。电动手爪的优点在于手 指开合电动机的控制与机器人控制共用一个系统，但是夹 紧力比气动手爪、液压手爪小，相比而言开合时间要稍长。
图3-14 安川HP20工业机器人腕部结构形式
学习单元三 机器人的手部机构
一、机械手抓
工业机器人的手部是装在工业机器人手腕上 直接抓握工件或执行作业的部件。对于整个工业 机器人来说，手部是完成作业好坏、作业柔性优 劣的关键部件之一。工业机器人的手部可以像人 手那样具有手指，也可以是不具备手指的手；可 以是类人的手爪，也可以是进行专业作业的工具， 如装在机器人手腕上的喷漆枪、焊接工具等。
图3-3 俯仰型机身结构
三、直移型机身结构
四、类人机器人型机身结构
类人机器人型机身结构上除了装 有驱动臂部的运动装置外，还应该有驱 动腿部运动的装置和腰部关节。类人机 器人型机身靠腿部的屈伸运动来实现升 降，腰部关节实现左右和前后的俯仰与 人身轴线方向的回转运动。
学习单元二 机器人的臂部与腕部机构
一、直线传动机构
目前，第五种导轨在工业机器 人中应用最为广泛，图3-22所示为 包容式滚动导轨的结构，其由支承 座支承，可以方便地与任何平面相 连，此时套筒必须是开式的，嵌在 滑枕中，既增强了刚度，也方便与 其他元件进行连接。
图3-11 单自由度手腕
四、机器人的腕部机构
2）二自由度手腕
二自由度手腕可以是由一个R关节和一个B关节组成 的BR手腕［见图3-12（a）］，也可以是由两个B关节组 成的BB手腕［见图3-12（b）］。但是不能由两个RR关 节组成RR手腕，因为两个R关节共轴线，所以会减小一个 自由度，实际只构成单自由度手腕［见图3-12（c）］。 二自由度手腕中最常用的是BR手腕。
图3-10 工业机器人腕部的自由度
四、机器人的腕部机构
1）单自由度手腕 图3-11（a）所示为R关节，它使手臂纵轴线和手腕关节轴
线构成共轴线形式，其旋转角度大，可达360°以上；图3-11 （b）、图3-11（c）所示为B关节，关节轴线与前、后两个连接 件的轴线相垂直。B关节因为受到结构上的干涉，旋转角度小， 方向角大大受限。图3-11（d）所示为T关节。
四、机器人的腕部机构
图3-12 二自由度手腕
四、机器人的腕部机构
3）三自由度手腕 三自由度手腕可以是由B关节和R关节组成的多种形式的手腕，但
在实际应用中，常用的有BBR、RRR、BRR和RBR 4种，如图3-13所示。
图3-13 三自由度手腕
四、机器人的腕部机构
PUMA 262机器人的手腕采用的是RRR结构形式，安川 HP20机器人的手腕采用的是RBR结构形式，如图3-14所示。
图3-6 基座式配置
二、机器人臂部的配置
4. 屈伸式配置
屈伸式配置的臂部由大小臂组成，大小臂间有 相对运动，称为屈伸臂。屈伸臂与机身间的配置形式 (平面屈伸式和立体屈伸式)关系到机器人的运动轨迹， 平面屈伸式可以实现平面运动，立式屈伸式可以实现 空间运动，如图3-7所示。
二、机器人臂部的配置
图3-7 屈伸式配置
工业机器人应用技术
模块三 机器人的机械结构
1 机器人的机身结构 2 机器人的臂部与腕部的机构 3 机器人的手部机构 4 机器人的传动机构 4 机器人的传动机构
单元提要
本模块主要讲述机器人的机 械结构。本模块介绍了机器人的 升降回转型、俯仰型、直移型、 类人机器人型机身机构；讲解了 机器人的臂部的组成，讲述了机 器人腕部机构的转动方式、自由 度、驱动方式，介绍了机器人手 部机构的特点与夹持方式，讲述 了机器人传动机构、行走机构的 特点，讲述了车轮式、履带式和 足式3种机构。
根据臂部的运动和布局、驱动方式、传动和导向装置的不 同，臂部结构可分为伸缩型臂部结构、转动伸缩型臂部结构、屈 伸型臂部结构及其他专用的机械传动臂部结构。伸缩型臂部结构 可由液（气）压缸驱动或直线电动机驱动；转动伸缩型臂部结构 除了臂部做伸缩运动，还绕自身轴线运动，以便使手部旋转。
二、机器人臂部的配置
图3-21 1—吸盘架； 2—吸盘； 3—工
件； 4—密封垫； 5—压盖
学习单元四 机器人的传动机构
一、直线传动机构
1. 移动关节导轨
在运动过程中，移动关节导轨可以起到保证位置精度和导 向的作用。移动关节导轨有普通滑动导轨、液压动压滑动导轨、 液压静压滑动导轨、气浮导轨和滚动导轨5种。前两种导轨具有 结构简单、成本低的优点，但是它必须留有间隙，以便润滑，而 机器人载荷的大小和方向变化很快，间隙的存在又将会引起坐标 位置的变化和有效载荷的变化；另外，这种导轨的摩擦系数又随 着速度的变化而变化，在低速时容易产生爬行现象等。第三种导 轨能产生预载荷，能完全消除间隙，具有高刚度、低摩擦、高阻 尼等优点，但是它需要单独的液压系统和回收润滑油的机构。第 四种导轨的缺点是刚度和阻尼较低。