工業(yè)機(jī)械臂手臂結(jié)構(gòu)類型和手腕結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介綜述1機(jī)械臂手臂結(jié)構(gòu)類型設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)械臂的運(yùn)作方式是通過(guò)整個(gè)手臂結(jié)構(gòu)的于東，帶動(dòng)機(jī)械臂手腕部的構(gòu)件到達(dá)空間中的特定位置，完成一個(gè)完整的動(dòng)作來(lái)完成各種各樣不同的工作。一般為了達(dá)到目標(biāo)，即到達(dá)整個(gè)空間中的任意位置，機(jī)械臂至少要有三個(gè)自由度，而為了滿足三個(gè)自由度，機(jī)械臂的機(jī)構(gòu)類型按照坐標(biāo)形式有以下幾種：（1）直角坐標(biāo)機(jī)械臂。直角坐標(biāo)型的機(jī)械臂是通過(guò)X、Y、Z三個(gè)傳統(tǒng)的獨(dú)立的電機(jī)老進(jìn)行模組控制的，因此它的工作空間也被局限為一個(gè)長(zhǎng)方體的例題空間，機(jī)械臂可以到達(dá)這個(gè)空間中的任意一個(gè)位置，如圖所示。這種類型的機(jī)械臂具有模型運(yùn)動(dòng)的計(jì)算比較簡(jiǎn)單，整個(gè)機(jī)構(gòu)的剛度在機(jī)械臂所有類型中最好，并且容易實(shí)現(xiàn)高定位精度的優(yōu)點(diǎn)。但是因?yàn)橹挥腥齻€(gè)傳統(tǒng)的坐標(biāo)方向，整個(gè)運(yùn)動(dòng)的靈活性非常差，又因?yàn)殚L(zhǎng)方體的大型工作空間，機(jī)械臂?需要占用很大的空間，關(guān)節(jié)中滑動(dòng)關(guān)節(jié)的密封性不好，關(guān)節(jié)容易有外部的異物進(jìn)入到機(jī)構(gòu)之中，影響整個(gè)機(jī)械臂的運(yùn)轉(zhuǎn)，需要進(jìn)行定期清理，以此保證機(jī)械臂的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）圓柱形坐標(biāo)型機(jī)械臂。如圖，圓柱型的機(jī)械臂有X、Y兩個(gè)沿著軸移動(dòng)的滑動(dòng)關(guān)節(jié)和一個(gè)沿著Z軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)關(guān)節(jié)。所以整個(gè)機(jī)械臂的工作空間是一個(gè)空心圓柱，且機(jī)械臂無(wú)法到達(dá)圓柱中空心位置。這種機(jī)械臂的位置精度很高，因?yàn)檎麄€(gè)的機(jī)構(gòu)并沒(méi)有很復(fù)雜，很容易定位到機(jī)械臂當(dāng)前所在的具體位置，同時(shí)也正是由于運(yùn)動(dòng)的精度很高，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制較為簡(jiǎn)單。但是由于其特殊的工作空間導(dǎo)致，它的工作空間限制很大，收到諸多限制，本體的結(jié)構(gòu)體積也非常巨大，對(duì)工作環(huán)境有一定的要求。（3）球坐標(biāo)型機(jī)械臂。如圖，球坐標(biāo)型機(jī)械臂一般只有X和Y其中一個(gè)方向的滑動(dòng)關(guān)節(jié)和另外兩個(gè)成正交的繞另外兩個(gè)正交軸關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)組成，機(jī)械臂的工作空間也是一個(gè)缺少一些部分的球體。這種機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)非常緊湊，因?yàn)槠涮厥獾那蛉毙退哉加玫目臻g比較小，整體運(yùn)動(dòng)要求滑動(dòng)關(guān)節(jié)不能太長(zhǎng)，太長(zhǎng)的滑動(dòng)關(guān)節(jié)會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的誤差，因此滑動(dòng)關(guān)節(jié)越長(zhǎng)，位置精度越低。運(yùn)動(dòng)控制因?yàn)槠渚o湊的機(jī)構(gòu)也變得比較復(fù)雜。（4）關(guān)節(jié)坐標(biāo)型機(jī)械臂，如圖，這種機(jī)械臂的應(yīng)用較為廣泛，關(guān)節(jié)坐標(biāo)型的各個(gè)關(guān)節(jié)都是由轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)組成，這種機(jī)械臂的工作空間也是一個(gè)缺少一部分的球體，這種機(jī)械臂具有很強(qiáng)的通用性，動(dòng)作靈活，運(yùn)動(dòng)范圍非常大。缺點(diǎn)是關(guān)節(jié)的連接并不是非常緊密，結(jié)構(gòu)的整體剛性較差，運(yùn)動(dòng)的控制比較難控制。圖2.1直角坐標(biāo)型機(jī)械臂Fig.2.1Thecartesiancoordinatemanipulator圖2.2圓柱坐標(biāo)型機(jī)械臂rFig.2.2Thecylindricalcoordinatemanipulator圖2.3球坐標(biāo)型機(jī)械臂Fig.2.3Thesphericalcoordinatemanipulator圖2.4關(guān)節(jié)坐標(biāo)型機(jī)械臂Fig2.4Thearticulatedmanipulator應(yīng)用于工業(yè)的機(jī)械臂對(duì)于靈活性有很高的要求，工作空間也不能太太小同時(shí)還不能存在太多的死角，影響整個(gè)機(jī)械臂的正常工作，因此通用性和實(shí)用性兼顧的關(guān)節(jié)型就是最好的選擇，所以選擇關(guān)節(jié)型的結(jié)構(gòu)作為這個(gè)機(jī)械臂的基礎(chǔ)。2機(jī)械臂的手腕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)械臂的手腕大多為RBR型號(hào)的手腕結(jié)構(gòu)，R是回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，B為俯仰關(guān)節(jié)，RBR是回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)——俯仰關(guān)節(jié)——回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)，如圖；圖2.5RBR型號(hào)手臂Fig2.5RBRconfigurationdiagramsofwrists其他常用的類型如RRR型號(hào)的手腕，各個(gè)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍最大，但是它的結(jié)構(gòu)剛度較小，控制復(fù)雜，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以此處棄用，而采取RBR型號(hào)的關(guān)節(jié)，RBR型號(hào)的