工业机器人之操作机培训教材(PPT32页)
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2.四轴垂直多关节机器人 （1）机械臂组成。 四轴垂直多关节机器人可以看成是六轴机器人的简化，它的机械臂也是由基座、 腰部、手臂和手腕4部分组成，但一般将手腕的3个自由度简化成1个自由度， 其他组成部分和六轴关节机器人类似，主要用于搬运和码垛行业。
（a）KUKA机器人
（b）ABB机器人
（c）YASKAWA机器人
③手臂 手臂是连接手臂和手腕的部分，由操作机的动力关节和连接杆等组成。它 又称为主轴，是执行机构中的重要运动部件，作用是改变手腕和末端执行器的 空间位置，以满足机器人的作业空间，并将各种载荷传递到基座。
对于六轴机器人而言，手臂一般包括大臂和小臂。大臂是连接腰部的部分， 小臂是连接手腕的部分，大臂和小臂之间通过转动关节相连。
表3.2 四轴机器人本体轴类型
四大家族
第1轴
基本轴（主轴） 第2轴
第3轴
腕部轴（次轴） 第4轴
ABB
轴1
轴2
轴3
轴6
KUKA
A1
A2
A3
A6
YASKAWA
S轴
L轴
U轴
T轴
FANUC
J1
J2
J3
J4
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四大机器人家族对其本体轴（六轴）的定义如图3.4所示，本体轴的类型见表3.1。
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（2）本体轴 六轴垂直多关节机器人的机械臂有6个可活动关节，对应6个机器人本体轴。 机器人本体轴可分为两类： ➢基本轴 -又称主轴，用于保证末端执行器达到工作空间的任意位置。 ➢腕部轴 -又称次轴，用于实现末端执行器的任意空间姿态。
1.六轴垂直多关节机器人 （1）机械臂组成
六轴垂直多关节机器人的机械臂主要包括4部分：基座、腰部、手臂 和手腕，如图3.1所示。
图3.1 六轴垂直多关节机器人机械臂的基本构造
基座 基座是机器人的支撑基础，整个执行机构和驱动传动装置都安装在基 座上。作业过程中，基座还要能够承受起外部作用力，臂部的运动越多， 基座的受力越复杂。
④手腕 机器人的手腕是连接末端执行器和手臂的部分，将作业载荷传递到臂部 ， 也称为次轴，它的作用是支撑腕部和调整或改变末端执行器的空间位姿，因此 它具有独立的自由度，从而使末端执行器完成复杂的动作。
腕部坐标系
a.手腕的运动 手腕按其运动形式一般分为回转手腕和摆动手腕，如图3.2所示。 回转手腕又称R腕，是一种回转关节，如图3.2（a）所示， 摆动手腕又称B腕，是一种摆动关节，如图3.2（b）所示。
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第三章 操作机
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第三章 操作机
机械臂 驱动装置 传动装置 传感器
3.1 机械臂
垂直多关节机器人 水平多关节机器人 直角坐标机器人 DELTA并联机器人
机械臂是工业机器人的机械结构部分，是机器人的主要承载体和直观的 动作执行机构。
图3.4 四大机器人家族对其本体轴的定义
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四大家族
ABB KUKA YASKAWA FANUC
表3.1 六轴机器人本体轴类型
基本轴（主轴）
第1轴 第2轴 第3轴
轴1 轴2 轴3
A1
A2
A3
S轴 L轴 U轴
工业应用中典型的机械臂有4种： 垂直多关节型机械臂 水平多关节型机械臂 直角坐标型机械臂 DELTA并联型机械臂。
3.1.1 垂直多关节机器人
垂直多关节工业机器人的机械系统有多个连杆、关节等组成，其本 质是一个拟人手臂的空间多自由度开链式机构，一端固定在基座上，末 端可自由运动。
工业机器人关节： ➢移动关节 - 能使连杆做直线移动 ➢转动关节 - 让连杆回转和摆动 工业应用中的垂直多关节机器人以六轴和四轴为主。
图3.5 四大机器人家族对其本体轴的定义
（d）FANUC机器人
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（2）本体轴。 四轴机器人本体轴与六轴的类似，可分为两类：基本轴和腕部轴。 四大机器人家族对四轴机器人本体轴的定义如图3.5所示，本体轴的类型见 表3.2.
图3.2 手腕的运动形式
b.手腕的自由度 通常六轴垂直多关节机器人的手腕自由度是3，这样能够使末端执行器 处于空间任意姿态。
手腕的偏转
手腕的俯仰
手腕的回转
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c.手腕的结构形式： 手腕由R腕和B腕组合而成。常用手腕结构形式有RBR型和3R型，其结构 如图3.3所示。两种手腕结构的运用各不相同，常用的是RBR型，而喷涂行 业一般采用3R型。
工业机器人的基座安装方式主要分两种：
➢固定式 -直接固定在地面上
➢移动式 -安装在移动装置上
②腰部 机器人的腰部一般是与基座相连接的回转机构，可以与基座做成一个整体。 有时为了扩大工作空间，也可以通过导杆和导槽在基座上移动。 腰部是机器人整个手臂的支撑部分，还带动手臂、手腕和末端执行器在空间回 转，同时决定了它们所能到达的回转角度范围。
J1
J2
J3
腕部轴（次轴）
第4轴 第5轴 第6轴
来自百度文库
轴4 轴5 轴6
A4
A5
A6
R轴 B轴 T轴
J4
J5
J6
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（a）KUKA机器人
（b）ABB机器人
（c）YASKAWA机器人
③手臂 手臂是连接手臂和手腕的部分，由操作机的动力关节和连接杆等组成。它 又称为主轴，是执行机构中的重要运动部件，作用是改变手腕和末端执行器的 空间位置，以满足机器人的作业空间，并将各种载荷传递到基座。
对于六轴机器人而言，手臂一般包括大臂和小臂。大臂是连接腰部的部分， 小臂是连接手腕的部分，大臂和小臂之间通过转动关节相连。
表3.2 四轴机器人本体轴类型
四大家族
第1轴
基本轴（主轴） 第2轴
第3轴
腕部轴（次轴） 第4轴
ABB
轴1
轴2
轴3
轴6
KUKA
A1
A2
A3
A6
YASKAWA
S轴
L轴
U轴
T轴
FANUC
J1
J2
J3
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四大机器人家族对其本体轴（六轴）的定义如图3.4所示，本体轴的类型见表3.1。
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（2）本体轴 六轴垂直多关节机器人的机械臂有6个可活动关节，对应6个机器人本体轴。 机器人本体轴可分为两类： ➢基本轴 -又称主轴，用于保证末端执行器达到工作空间的任意位置。 ➢腕部轴 -又称次轴，用于实现末端执行器的任意空间姿态。
1.六轴垂直多关节机器人 （1）机械臂组成
六轴垂直多关节机器人的机械臂主要包括4部分：基座、腰部、手臂 和手腕，如图3.1所示。
图3.1 六轴垂直多关节机器人机械臂的基本构造
基座 基座是机器人的支撑基础，整个执行机构和驱动传动装置都安装在基 座上。作业过程中，基座还要能够承受起外部作用力，臂部的运动越多， 基座的受力越复杂。
④手腕 机器人的手腕是连接末端执行器和手臂的部分，将作业载荷传递到臂部 ， 也称为次轴，它的作用是支撑腕部和调整或改变末端执行器的空间位姿，因此 它具有独立的自由度，从而使末端执行器完成复杂的动作。
腕部坐标系
a.手腕的运动 手腕按其运动形式一般分为回转手腕和摆动手腕，如图3.2所示。 回转手腕又称R腕，是一种回转关节，如图3.2（a）所示， 摆动手腕又称B腕，是一种摆动关节，如图3.2（b）所示。
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第三章 操作机
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第三章 操作机
机械臂 驱动装置 传动装置 传感器
3.1 机械臂
垂直多关节机器人 水平多关节机器人 直角坐标机器人 DELTA并联机器人
机械臂是工业机器人的机械结构部分，是机器人的主要承载体和直观的 动作执行机构。
图3.4 四大机器人家族对其本体轴的定义
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四大家族
ABB KUKA YASKAWA FANUC
表3.1 六轴机器人本体轴类型
基本轴（主轴）
第1轴 第2轴 第3轴
轴1 轴2 轴3
A1
A2
A3
S轴 L轴 U轴
工业应用中典型的机械臂有4种： 垂直多关节型机械臂 水平多关节型机械臂 直角坐标型机械臂 DELTA并联型机械臂。
3.1.1 垂直多关节机器人
垂直多关节工业机器人的机械系统有多个连杆、关节等组成，其本 质是一个拟人手臂的空间多自由度开链式机构，一端固定在基座上，末 端可自由运动。
工业机器人关节： ➢移动关节 - 能使连杆做直线移动 ➢转动关节 - 让连杆回转和摆动 工业应用中的垂直多关节机器人以六轴和四轴为主。
图3.5 四大机器人家族对其本体轴的定义
（d）FANUC机器人
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（2）本体轴。 四轴机器人本体轴与六轴的类似，可分为两类：基本轴和腕部轴。 四大机器人家族对四轴机器人本体轴的定义如图3.5所示，本体轴的类型见 表3.2.
图3.2 手腕的运动形式
b.手腕的自由度 通常六轴垂直多关节机器人的手腕自由度是3，这样能够使末端执行器 处于空间任意姿态。
手腕的偏转
手腕的俯仰
手腕的回转
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c.手腕的结构形式： 手腕由R腕和B腕组合而成。常用手腕结构形式有RBR型和3R型，其结构 如图3.3所示。两种手腕结构的运用各不相同，常用的是RBR型，而喷涂行 业一般采用3R型。
工业机器人的基座安装方式主要分两种：
➢固定式 -直接固定在地面上
➢移动式 -安装在移动装置上
②腰部 机器人的腰部一般是与基座相连接的回转机构，可以与基座做成一个整体。 有时为了扩大工作空间，也可以通过导杆和导槽在基座上移动。 腰部是机器人整个手臂的支撑部分，还带动手臂、手腕和末端执行器在空间回 转，同时决定了它们所能到达的回转角度范围。
J1
J2
J3
腕部轴（次轴）
第4轴 第5轴 第6轴
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轴4 轴5 轴6
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A5
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R轴 B轴 T轴
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