2.1.3工業(yè)機(jī)器人的腕部目錄02.腕部的分類03.柔順腕部結(jié)構(gòu)01.腕部的運(yùn)動(dòng)形式04.課程總結(jié)

在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，機(jī)器人的腕部扮演著至關(guān)重要的角色。它不僅需要承受手臂的運(yùn)動(dòng)載荷，還要精確地調(diào)整末端執(zhí)行器的姿態(tài)和位置，以完成各種復(fù)雜的操作任務(wù)。工業(yè)機(jī)器人腕部的設(shè)計(jì)，就像人類手腕的機(jī)械版，需要具備高度的靈活性和精確性。腕部的運(yùn)動(dòng)形式01

工業(yè)機(jī)器人腕部的運(yùn)動(dòng)形式豐富多樣，其中最為基礎(chǔ)的包括臂轉(zhuǎn)、手轉(zhuǎn)與腕擺三種運(yùn)動(dòng)模式。這些運(yùn)動(dòng)形式的巧妙結(jié)合，使得機(jī)器人的腕部能夠像人類手腕一樣，展現(xiàn)出高度的靈活性與精確性，為工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)注入無限可能。一.腕部的運(yùn)動(dòng)形式（a）腕部坐標(biāo)系（b）手轉(zhuǎn)（c）腕擺（d）臂轉(zhuǎn)一.腕部的運(yùn)動(dòng)形式1.臂轉(zhuǎn)（AxisRotation）：

臂轉(zhuǎn)是繞小臂軸線方向的旋轉(zhuǎn)，這種運(yùn)動(dòng)使得機(jī)器人的手臂可以在水平或垂直平面內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。這種旋轉(zhuǎn)通常由滾轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)（R關(guān)節(jié)）實(shí)現(xiàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)360度無障礙的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。臂轉(zhuǎn)一.腕部的運(yùn)動(dòng)形式2.手轉(zhuǎn)（WristRotation）：

手轉(zhuǎn)是使末端執(zhí)行器（手部）繞自身軸線方向的旋轉(zhuǎn)，這種運(yùn)動(dòng)有助于調(diào)整末端執(zhí)行器的方向，以適應(yīng)不同的操作需求。手轉(zhuǎn)通常由彎轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)（B關(guān)節(jié)）實(shí)現(xiàn)，其轉(zhuǎn)動(dòng)角度受到結(jié)構(gòu)的限制，通常小于360度。手轉(zhuǎn)

3.腕擺（WristFlexion/Extension）：

腕擺是使末端執(zhí)行器相對(duì)于手臂進(jìn)行擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)有助于在空間中調(diào)整末端執(zhí)行器的姿態(tài)。腕擺同樣由彎轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)（B關(guān)節(jié)）實(shí)現(xiàn)。一.腕部的運(yùn)動(dòng)形式腕擺一.腕部的運(yùn)動(dòng)形式按轉(zhuǎn)動(dòng)特點(diǎn)的不同，腕部的運(yùn)動(dòng)又可細(xì)分為滾轉(zhuǎn)和彎轉(zhuǎn)兩種如圖（d）所示為滾轉(zhuǎn)，其特點(diǎn)是相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)零件的回轉(zhuǎn)軸線重合，因此能實(shí)現(xiàn)360°無障礙旋轉(zhuǎn)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，滾轉(zhuǎn)通常用R來標(biāo)記。如圖（b）（c）所示為彎轉(zhuǎn)，其特點(diǎn)是兩個(gè)零件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線相互垂直，這種運(yùn)動(dòng)會(huì)受到結(jié)構(gòu)的限制，相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度般小于360°，彎轉(zhuǎn)通常用B來標(biāo)記。一.腕部的運(yùn)動(dòng)形式

手腕結(jié)構(gòu)多為上述三個(gè)回轉(zhuǎn)方式的組合，組合的方式可以有多種形式，常用腕部組合的方式有臂轉(zhuǎn)-腕擺-手轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)、臂轉(zhuǎn)-雙腕擺-手轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)等，如圖所示。腕部的分類02根據(jù)自由度的不同，工業(yè)機(jī)器人腕部可以分為單自由度腕部、二自由度腕部和三自由度腕部。二.腕部的分類二.腕部的分類1.單自由度腕部:單自由度腕部只能實(shí)現(xiàn)一種基本運(yùn)動(dòng),如單一的臂轉(zhuǎn)、手轉(zhuǎn)、側(cè)擺和平移功能。這種腕部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,適用于操作相對(duì)簡(jiǎn)單的應(yīng)用場(chǎng)景。（a）R手腕（b）B手腕（手轉(zhuǎn)）（c）B手腕（腕擺）（d）T手腕

2.二自由度腕部：

機(jī)器人腕部的可以由一個(gè)滾轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個(gè)彎轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)聯(lián)合構(gòu)成滾轉(zhuǎn)彎轉(zhuǎn)BR關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)；或由兩個(gè)彎轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組成BB關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)；但不能用兩個(gè)滾轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)RR構(gòu)成二自由度腕部，因?yàn)閮蓚€(gè)滾轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)是重復(fù)的，實(shí)際上只起到單自由度的作用。二.腕部的分類（a）BR手腕（b）BB手腕（c）RR手腕（屬于單自由度）3.三自由度腕部：

由R關(guān)節(jié)和B關(guān)節(jié)的組合構(gòu)成的三自由度腕部可以有多種形式，實(shí)現(xiàn)臂轉(zhuǎn)、手轉(zhuǎn)和腕擺功能?？梢宰C明，三自由度腕部能使手部取得空間任意姿態(tài)。

二.腕部的分類柔順腕部結(jié)構(gòu)03三.柔順腕部結(jié)構(gòu)2.被動(dòng)柔順裝配：被動(dòng)柔順是利用不帶動(dòng)力的機(jī)構(gòu)來控制手爪的運(yùn)動(dòng)以補(bǔ)償其位置誤差。1.主動(dòng)柔順裝配：檢測(cè)、控制的角度，采取各種不同的搜索方法，可以實(shí)現(xiàn)邊校正邊裝配。三.柔順腕部結(jié)構(gòu)

如圖a所示為具有水平浮動(dòng)和擺動(dòng)浮動(dòng)機(jī)構(gòu)的柔順腕部。水平浮動(dòng)機(jī)構(gòu)由平面、鋼珠和彈簧構(gòu)成，以實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)方向上進(jìn)行浮動(dòng):擺動(dòng)浮動(dòng)機(jī)構(gòu)由上、下球面和彈簧構(gòu)成，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的擺動(dòng)。在裝配作業(yè)中，如遇夾具定位不準(zhǔn)或機(jī)器人末端執(zhí)行器定位不準(zhǔn)時(shí)可自行校正，其動(dòng)作過程如圖b所示。在插入裝配中，當(dāng)工件局部被卡住時(shí)，阻力促使柔順腕部進(jìn)行微小的修正，工件便能順利插入。（a）具有水平浮動(dòng)機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)浮動(dòng)機(jī)構(gòu)的柔順腕部(b)柔順腕部校正的動(dòng)作過程三.柔順腕部結(jié)構(gòu)

圖所示為采用板彈簧作為柔性元件組成的柔順腕部，在基座上通過板彈簧1、2連接框架，在框架另外兩個(gè)側(cè)面上通過板彈簧3、4連接平板和