?機(jī)器人技術(shù)?討論——典型機(jī)器人系統(tǒng)機(jī)械臂的整體設(shè)計(jì)思路姓名：討論組的分工或奉獻(xiàn)：每人完成的百分比及每人負(fù)責(zé)的內(nèi)容指導(dǎo)教師：2021年9月典型機(jī)器人系統(tǒng)機(jī)械臂的整體設(shè)計(jì)思路白慧東、李紅昊、李軍、張榮旺〔燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院〕機(jī)器人操作機(jī)是由機(jī)座、手臂、手腕、末端執(zhí)行器和移動(dòng)裝置組成的機(jī)械裝置。主要以回轉(zhuǎn)副和移動(dòng)副聯(lián)結(jié)而成的操作機(jī)要完成空間隨意位姿需要6個(gè)自由度。對(duì)于為回避障礙進(jìn)行作業(yè)的多關(guān)節(jié)機(jī)器人手臂〔操作機(jī)〕其自由度數(shù)目那么可以超過(guò)6個(gè)。由于機(jī)械臂結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以對(duì)機(jī)械臂的四個(gè)組成局部分別進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。前言機(jī)器人的設(shè)計(jì)涉及機(jī)械設(shè)計(jì)，傳感技術(shù)，計(jì)算機(jī)應(yīng)用和自動(dòng)控制，是跨學(xué)科的綜合設(shè)計(jì)。工業(yè)機(jī)器人應(yīng)作為一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行研究，從總體出發(fā)研究其系統(tǒng)內(nèi)部各組成局部之間和外部環(huán)境與系統(tǒng)之間的相互關(guān)系。作為一個(gè)系統(tǒng)，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)具有：①整體性。由幾個(gè)不同性能的子系統(tǒng)構(gòu)成的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)作為一個(gè)整體有其特定功能；②相關(guān)性。各子系統(tǒng)之間相互依存，有機(jī)聯(lián)系；③目的性。每個(gè)子系統(tǒng)都有明確的功能，各子系統(tǒng)的組合方式由整個(gè)系統(tǒng)的功能決定；④環(huán)境適應(yīng)性。工業(yè)機(jī)器人作為一個(gè)系統(tǒng)要適應(yīng)外部環(huán)境的變化。本篇文章旨在對(duì)機(jī)械臂的機(jī)械結(jié)構(gòu)做整體思路的設(shè)計(jì)，包括末端執(zhí)行器、手腕、機(jī)座與手臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求與典型機(jī)構(gòu)的介紹。通過(guò)查閱相關(guān)資料，到達(dá)理解機(jī)械臂宏觀結(jié)構(gòu)概念，認(rèn)識(shí)一些典型的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)的目的。目錄TOC\o"1-3"\h\u143071.機(jī)器人的總體設(shè)計(jì) 1130201.1.確定總體設(shè)計(jì)方案 1190621.2.詳細(xì)設(shè)計(jì) 1179271.3.制造、安裝和調(diào)試 1144442.末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì) 1280032.1.分類(lèi)和設(shè)計(jì)要求 1142642.2.機(jī)械式夾持器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì) 2133102.3.吸附式末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì) 3103812.3.1.氣吸式吸盤(pán) 3238522.3.2.磁吸式吸盤(pán) 4238312.4.機(jī)械接口的結(jié)構(gòu) 5179033.手腕的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì) 5194043.1.分類(lèi)和設(shè)計(jì)要求 5190613.2.手腕的典型結(jié)構(gòu) 6269894.手臂和機(jī)座的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì) 763014.1.分類(lèi)和設(shè)計(jì)要求 740844.2.手臂和機(jī)座的典型結(jié)構(gòu) 8244935.結(jié)論 96.主要參考文獻(xiàn)9機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)確定總體設(shè)計(jì)方案1.工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用和可行性研究現(xiàn)有同類(lèi)機(jī)器人的產(chǎn)品性能和特點(diǎn)，進(jìn)行可行性調(diào)查：技術(shù)上是否先進(jìn)，是否可行，經(jīng)濟(jì)上的本錢(qián)和效益，市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的前景。確定工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)要求確定工藝過(guò)程，動(dòng)作要求，有關(guān)參數(shù)和機(jī)器人工作環(huán)境分析。3.方案比擬初步提出假設(shè)干總體設(shè)計(jì)方案，通過(guò)對(duì)工藝生產(chǎn)、技術(shù)和價(jià)值分析選擇最正確方案。詳細(xì)設(shè)計(jì)1.機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括機(jī)器人的末端執(zhí)行器、臂部、腕部、機(jī)座和行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。機(jī)器人的控制裝置設(shè)計(jì)按工作要求選擇機(jī)器人的控制方式，確定控制系統(tǒng)類(lèi)型，設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)控制硬件并編制相應(yīng)控制軟件，選擇適宜的傳感元件。選擇驅(qū)動(dòng)方式，設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)選擇液壓、氣動(dòng)或電動(dòng)作為工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)力源。工業(yè)機(jī)器人的傳動(dòng)系統(tǒng)除采用齒輪、鏈輪、蝸桿和行星齒輪傳動(dòng)外，還廣泛采用滾珠絲杠、諧波減速裝置和繩輪鋼帶等傳動(dòng)裝置。制造、安裝和調(diào)試1.篩選標(biāo)準(zhǔn)元器件，對(duì)自制的零部件要檢查，對(duì)外購(gòu)設(shè)備要進(jìn)行驗(yàn)收。2.各子系統(tǒng)經(jīng)調(diào)試后進(jìn)行總體安裝。3.征集要進(jìn)行連續(xù)工作運(yùn)轉(zhuǎn)并調(diào)整。末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)分類(lèi)和設(shè)計(jì)要求機(jī)器人是一種通用性較強(qiáng)的自動(dòng)化作業(yè)設(shè)備，末端執(zhí)行器那么是直接執(zhí)行作業(yè)任務(wù)的裝置，大多數(shù)末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)和尺寸都是根據(jù)其不同作業(yè)任務(wù)要求來(lái)設(shè)計(jì)的，從而形成了多種多樣的結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)其用途和結(jié)構(gòu)的不同可以分為機(jī)械式夾持器，吸附式末端執(zhí)行器和專(zhuān)用工具〔如焊槍、電磨頭等〕三類(lèi)。它安裝在操作機(jī)手腕〔如果配置有手腕的話〕或手臂的機(jī)械接口上。大多情況下末端執(zhí)行器時(shí)為特定的用途而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的，但也可以設(shè)計(jì)成一種適應(yīng)性較大的多用途末端執(zhí)行器，為了方便地更換末端執(zhí)行器，可以設(shè)計(jì)一種末端執(zhí)行器的接換器來(lái)形成操作機(jī)上的機(jī)械接口。較簡(jiǎn)單的可用法蘭盤(pán)作為繼續(xù)接口的接換器，為實(shí)現(xiàn)快速和自動(dòng)更換末端執(zhí)行器，可以采用電磁吸盤(pán)或氣動(dòng)鎖緊的換接器。設(shè)計(jì)末端執(zhí)行器時(shí)，要求：①不管是夾持或吸附，末端執(zhí)行器需具有滿足作業(yè)需要的足夠的夾持〔吸附〕力和所需的夾持位置精度。②應(yīng)盡可能時(shí)末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，重量輕，以減輕手臂的負(fù)荷。專(zhuān)用的末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作效率高，而能完成多種作業(yè)的“萬(wàn)能〞末端執(zhí)行器可能帶來(lái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，費(fèi)用昂貴的缺點(diǎn)，因此提倡設(shè)計(jì)可快速更換的系列化、通用化專(zhuān)用末端執(zhí)行器。機(jī)械式夾持器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用的機(jī)械式夾持器多為雙指手爪式，按其手爪的運(yùn)動(dòng)方式可分為平移型和回轉(zhuǎn)型。回轉(zhuǎn)型手爪又可分為單支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型和雙支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型。按夾持方式可分為外夾式和內(nèi)撐式。按驅(qū)動(dòng)方式可分為電動(dòng)〔或電磁〕、液壓和氣壓三種。圖2-1機(jī)械式夾持器a)單支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型b)雙支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型c)平移型d)內(nèi)撐式如圖2-2所示，為一楔塊杠桿式回轉(zhuǎn)型夾持器。這種夾持器當(dāng)驅(qū)動(dòng)器〔可以是氣動(dòng)或液壓活塞缸，也可以是電磁式直線驅(qū)動(dòng)器〕向前推進(jìn)式，通過(guò)楔塊4的斜面和杠桿1，使兩個(gè)手爪產(chǎn)生夾緊動(dòng)作和夾緊力。當(dāng)楔塊后移時(shí)，靠彈簧2的拉力使手指松開(kāi)。裝在杠桿上端的滾子3與楔塊為滾動(dòng)接觸。夾緊力和驅(qū)動(dòng)力之間的計(jì)算公式為：這里略去了克服拉伸彈簧2伸長(zhǎng)時(shí)的拉力和克服運(yùn)動(dòng)副中摩擦阻力所需的驅(qū)動(dòng)力。這種末端執(zhí)行器由于楔塊斜面和滾子間為滾子接觸，摩擦力小，活動(dòng)靈活。且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但夾緊力較小，適用于輕載場(chǎng)合。圖2-2楔塊杠桿式回轉(zhuǎn)型夾持器1-杠桿2-彈簧3-滾子4-楔塊5-驅(qū)動(dòng)器吸附式末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)吸附式末端執(zhí)行器〔又稱(chēng)吸盤(pán)〕，有氣吸式和磁吸式兩種。他們分別是利用吸盤(pán)內(nèi)負(fù)壓產(chǎn)生的吸力或磁力來(lái)吸住并移開(kāi)工件的。氣吸式吸盤(pán)它是利用軟性橡膠或塑料制成的皮碗中形成的負(fù)壓來(lái)吸住工件的。適于吸取大而薄，剛性差的金屬和木質(zhì)板材、紙張、玻璃和弧形殼體零件等。根據(jù)不同作業(yè)情況，可以做成單吸盤(pán)、雙吸盤(pán)、多吸盤(pán)或特殊形狀的吸盤(pán)。按形成負(fù)壓的方法有以下幾種方式：擠壓排氣式吸盤(pán)靠向下擠壓力將吸盤(pán)3內(nèi)的空氣排出，使其內(nèi)部形成負(fù)壓，將工件4吸住?？繐鯄K〔或外力作用〕碰撞壓蓋1的上部，使密封墊2抬起，進(jìn)入空氣，釋放工件。有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕，本錢(qián)低的優(yōu)點(diǎn)，但吸力不大，多用于吸取尺寸不大，薄而輕物體。氣流負(fù)壓式吸盤(pán)控制閥將來(lái)自氣泵的壓縮空氣自噴嘴通入，形成高速射流，將吸盤(pán)內(nèi)腔中的空氣帶走而形成負(fù)壓，使吸盤(pán)吸住物體。假設(shè)工作現(xiàn)場(chǎng)有壓縮空氣供給，這種吸盤(pán)比擬方便，且本錢(qián)低。真空泵排氣式吸盤(pán)利用電磁控制閥將吸盤(pán)與真空泵相聯(lián)，當(dāng)吸氣時(shí)，吸盤(pán)腔內(nèi)的空氣被抽出，形成負(fù)壓吸住物體。反之，控制閥將吸盤(pán)與大氣相聯(lián)時(shí)，吸盤(pán)即失去吸力，而松開(kāi)工件。這種吸盤(pán)工作可靠，吸力大，但需配備真空泵及其控制系統(tǒng)，費(fèi)用較高。圖2-3氣吸式吸盤(pán)的結(jié)構(gòu)擠壓排氣式b)真空泵排氣式c)氣流負(fù)壓式d)特殊吸盤(pán)e)雙吸盤(pán)式吸頭1—壓蓋2—密封墊3—吸盤(pán)4—工件磁吸式吸盤(pán)〔1〕電磁吸盤(pán)它通過(guò)接通和切斷電磁線圈中的電流〔直流或交流〕，產(chǎn)生和消除磁力的方法來(lái)吸住和釋放鐵磁性物體。〔2〕永磁吸盤(pán)它利用永久磁鋼的磁力來(lái)吸住鐵磁性物體，通過(guò)移動(dòng)隔磁物體來(lái)改變吸盤(pán)中磁力線賄賂，從而到達(dá)吸住和和四方物體的目的。它具有不需電源，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，平安可靠等優(yōu)點(diǎn)。但同樣重量的吸盤(pán)，永磁吸盤(pán)的吸力不如電磁吸盤(pán)大。機(jī)械接口的結(jié)構(gòu)在機(jī)器人的手腕或手臂〔當(dāng)未配置手腕時(shí)〕前端與末端執(zhí)行器相聯(lián)接的機(jī)械聯(lián)接界面稱(chēng)機(jī)械接口。只要配置相應(yīng)的末端執(zhí)行器，機(jī)器人即可按作業(yè)要求進(jìn)行不同的操作，結(jié)構(gòu)和功能多種多樣的末端執(zhí)行器增大了機(jī)器人的適應(yīng)范圍，因此末端執(zhí)行器形式繁多。除了前面介紹的各種類(lèi)型的末端執(zhí)行器外，還有為數(shù)眾多的為用戶設(shè)計(jì)的專(zhuān)用的特殊功能的末端執(zhí)行器。如各種點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、裝配和石材雕刻等用于各種特定工序的專(zhuān)用末端執(zhí)行器，為了便于接換、安裝不同的末端執(zhí)行器，需要在其聯(lián)接界面上配置一個(gè)機(jī)械接口。這個(gè)接口應(yīng)保證有足夠的聯(lián)接強(qiáng)度和所需的位置精度，且接換快捷。圖2-4所示是一種電磁吸盤(pán)式機(jī)械接口和能在其上快速換接的各種末端執(zhí)行器，接口吸盤(pán)上有電插頭3、氣路接口1和兩個(gè)定位銷(xiāo)2，保證聯(lián)接的位置精度。這種接口裝置可在機(jī)器人上迅速更換末端執(zhí)行器，以滿足作業(yè)的改變，通用性強(qiáng)。圖2-4電磁吸盤(pán)式機(jī)械接口及各種末端執(zhí)行器1—?dú)饴方涌?—定位銷(xiāo)3—電插頭4—電磁吸盤(pán)手腕的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)分類(lèi)和設(shè)計(jì)要求手腕是聯(lián)接手臂和末端執(zhí)行器的部件，處于機(jī)器人操作機(jī)的最末端，其功能是在手臂和腰部實(shí)現(xiàn)了末端執(zhí)行器在作業(yè)空間的三個(gè)位置坐標(biāo)〔自由度〕的根底上，再由手腕來(lái)實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器在作業(yè)空間的三個(gè)姿態(tài)〔方位〕坐標(biāo)，即實(shí)現(xiàn)三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。通過(guò)機(jī)械接口，聯(lián)接并支撐末端執(zhí)行器。手腕能實(shí)現(xiàn)繞空間三個(gè)坐標(biāo)軸的旋動(dòng)，即回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)〔θ〕、左右偏擺運(yùn)動(dòng)〔ψ〕和俯仰運(yùn)動(dòng)〔β〕。當(dāng)有特殊需要時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)小距離的橫移運(yùn)動(dòng)。手腕自由度愈多，結(jié)構(gòu)和控制愈復(fù)雜。因此，應(yīng)根據(jù)機(jī)器人作業(yè)要求來(lái)決定其所具有的自由度數(shù)目。在多數(shù)情況下，手腕具有1-2個(gè)自由度即可滿足作業(yè)要求。對(duì)手腕設(shè)計(jì)的要求有：〔1〕由于手腕處于手臂末端，為減輕手臂的載荷，應(yīng)力求手腕部件的結(jié)構(gòu)緊湊，減少其重量和體積，為此腕部機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置多采用別離傳動(dòng)；將驅(qū)動(dòng)器安置在手臂的后端〔2〕手腕部件的自由度愈多，各關(guān)節(jié)角的運(yùn)動(dòng)范圍愈大，其動(dòng)作的靈活性愈高，機(jī)器人對(duì)作業(yè)的適應(yīng)能力也愈強(qiáng)。但增加手腕自由度，會(huì)使手腕結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)控制難度加大，因此，設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)盲目增加手腕的自由度數(shù)，通用目的的機(jī)器人手腕多配置3個(gè)自由度某些動(dòng)作簡(jiǎn)單的專(zhuān)用工業(yè)機(jī)器人的手腕，根據(jù)作業(yè)實(shí)際需要，可減少其自由度數(shù)，甚至可以不設(shè)置手腕以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)?！?〕提高手腕動(dòng)作的精確性，應(yīng)提高傳動(dòng)的剛度，應(yīng)盡量減少機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中由于間隙產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)回差，如齒輪傳動(dòng)中的齒側(cè)間隙，絲杠螺母中的傳動(dòng)間隙，聯(lián)軸器的扭轉(zhuǎn)間隙等，對(duì)別離傳動(dòng)多采用鏈、同步齒帶傳動(dòng)或傳動(dòng)軸?！?〕對(duì)手腕各關(guān)節(jié)軸上要設(shè)置限位開(kāi)關(guān)和機(jī)械擋塊，以防關(guān)節(jié)超限造成事故。手腕的典型結(jié)構(gòu)由于作業(yè)要求的不同，手腕的自由度數(shù)及配置也會(huì)有不同，在擬定手腕驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)方面也會(huì)有差異，因此手腕的結(jié)構(gòu)形式繁多。典型結(jié)構(gòu)有：①實(shí)現(xiàn)一個(gè)腕部自由度的擺動(dòng)液壓缸驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的手腕結(jié)構(gòu)；②具有兩個(gè)自由度的機(jī)械傳動(dòng)手腕結(jié)構(gòu)：③具有三個(gè)自由度的機(jī)械傳動(dòng)手腕結(jié)構(gòu)；④偏置三自由度機(jī)械傳動(dòng)手腕結(jié)構(gòu)；⑤CINCINNSTTIMILACRON三轉(zhuǎn)軸手腕結(jié)構(gòu)；⑥PUMA機(jī)器人手腕結(jié)構(gòu)。下列圖為一具有三個(gè)自由度的PUMA機(jī)器人手腕結(jié)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)手腕運(yùn)動(dòng)的三個(gè)電動(dòng)機(jī)，安裝在小臂的后端。這種配置方式可以利用電動(dòng)機(jī)作為配重起平衡作用。三個(gè)電動(dòng)機(jī)7、8、9經(jīng)柔性聯(lián)軸器6和傳動(dòng)軸5將運(yùn)動(dòng)傳遞到手腕各軸齒輪。驅(qū)動(dòng)電機(jī)7經(jīng)傳動(dòng)軸5和兩對(duì)圓柱齒輪傳動(dòng)4、3帶動(dòng)手腕1在殼體〔支座〕2上作偏擺運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)9精傳動(dòng)軸5驅(qū)動(dòng)圓柱齒輪傳動(dòng)12和圓錐齒輪傳動(dòng)13，從而使軸15回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)手腕的上下擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)8經(jīng)傳動(dòng)軸5和兩對(duì)圓錐齒輪傳動(dòng)11、14帶動(dòng)軸16回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)手腕機(jī)械接口法蘭盤(pán)17的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。圖3-1PUMA機(jī)器人手腕結(jié)構(gòu)a)手臂b)手腕c)柔性聯(lián)軸器1—手腕2—?dú)んw3、4、11、12、13、14—傳動(dòng)齒輪5—傳動(dòng)軸6—柔性聯(lián)軸器7、8、9—電動(dòng)機(jī)10—手臂外殼15、16—軸17—手腕機(jī)械接口手臂和機(jī)座的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)分類(lèi)和設(shè)計(jì)要求由機(jī)器人操作機(jī)的動(dòng)力關(guān)節(jié)和連接桿件等構(gòu)成的手臂是用來(lái)支承和調(diào)整手腕和末端執(zhí)行器位置的部件。手臂局部一般具有個(gè)2~3個(gè)自由度〔回轉(zhuǎn)、俯仰、升降或伸縮〕。包括驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向定位裝置、支承聯(lián)接件和檢測(cè)元件等。手臂局部自身重量較大，還要承受手腕、末端執(zhí)行器和工件的重量，以及在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的動(dòng)載荷，故其受力情況較復(fù)雜。手臂一般安裝在機(jī)座〔機(jī)身〕上，機(jī)座可以是固定的或行走的〔通常沿導(dǎo)軌移動(dòng)〕。手臂機(jī)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)其自由度數(shù)、運(yùn)動(dòng)形式、承受的載荷和運(yùn)動(dòng)精度要求等因素來(lái)確定。對(duì)手臂的設(shè)計(jì)要求有：①手臂的結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)滿足機(jī)器人完成作業(yè)任務(wù)提出的工作空間要求。工作空間的形狀和大小與手臂的長(zhǎng)度、手臂關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)交范圍密切相關(guān)。②根據(jù)手臂所受載荷和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，合理選擇手臂截面形狀和高強(qiáng)度輕質(zhì)材料；如長(zhǎng)采用空心的薄壁矩形框體或圓管以提高其彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，減輕自身的重量。空心結(jié)構(gòu)內(nèi)部可以方便地安置機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。③盡量減少手臂重量和相對(duì)其關(guān)節(jié)回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和偏重力矩，以減少驅(qū)動(dòng)裝置的負(fù)荷；減少運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)載荷與沖擊，提高手臂運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)速度。④要設(shè)法減小機(jī)械間隙引起的運(yùn)動(dòng)誤差，提高運(yùn)動(dòng)的精確性和運(yùn)動(dòng)剛度。采用緩沖和限位裝置提高定位精度。手臂和機(jī)座的典型結(jié)構(gòu)機(jī)器人手臂的結(jié)構(gòu)隨其機(jī)械結(jié)構(gòu)類(lèi)型和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)類(lèi)型的不同而有很大差異。在機(jī)器人采用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)比擬成熟，具有動(dòng)力大，易于實(shí)現(xiàn)直接驅(qū)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)；但由于需要能量轉(zhuǎn)換而效率較低，液體易泄漏造成污染等。近年來(lái)只用于少數(shù)負(fù)荷在1KN以上大型機(jī)器人中。氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有快速、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低、維修方便等特點(diǎn)，但運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性差，難于實(shí)現(xiàn)伺服控制，多用于中、小負(fù)荷的順序控制機(jī)器人中如沖壓上、下料機(jī)器人。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由于低慣量、大轉(zhuǎn)矩交直流伺服電機(jī)及其配套的伺服驅(qū)動(dòng)器的采用，又具有不需能量轉(zhuǎn)換、使用方便、控制靈活等優(yōu)點(diǎn)。雖有需配置精密的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、本錢(qián)較高的缺點(diǎn)，但由于優(yōu)點(diǎn)較突出，因而在機(jī)器人中被廣泛選用。典型手臂結(jié)構(gòu)：①液壓驅(qū)動(dòng)圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人手臂結(jié)構(gòu)；②電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)；③PUMA機(jī)器人手臂結(jié)構(gòu)；④SPINE機(jī)器人多節(jié)柔性手臂結(jié)構(gòu)；⑤帶諧波減速器的機(jī)器人手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)。圖4-1為PUMA機(jī)器人手臂結(jié)構(gòu)。PUMA機(jī)器人是直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的六自由度關(guān)節(jié)型機(jī)器人。其大臂和小臂是用高強(qiáng)度鋁合金材料制成的薄壁框型結(jié)構(gòu)，其運(yùn)動(dòng)都是采用齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)剛性較大。大臂1的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)7安置在臂的后端〔起配重平衡作用〕，運(yùn)動(dòng)經(jīng)電動(dòng)機(jī)軸上的小錐齒輪6、大錐齒輪5和一對(duì)圓柱齒輪2、3，驅(qū)動(dòng)大