機(jī)器人腕部結(jié)構(gòu)

1、1、定義:腕部是臂部和手部的連接件，起支承手部和改變手部姿態(tài)的作用。 2、手腕的自由度：n 為了使手部能處于空間任意方向，要求腕部能實(shí)現(xiàn)對(duì)空間三個(gè)坐標(biāo)軸X、Y、Z的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這便是腕部運(yùn)動(dòng)的三個(gè)自由度，分別稱(chēng)為翻轉(zhuǎn)R（Roll）、俯仰P（Pitch）和偏轉(zhuǎn)Y（Yaw）。n 并不是所有的手腕都必須具備三個(gè)自由度，而是根據(jù)實(shí)際使用的工作性能要求來(lái)確定。腕部坐標(biāo)系 手腕的偏轉(zhuǎn)手腕的仰俯 手腕的回轉(zhuǎn)3、手腕的設(shè)計(jì)要求n 結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕；n 動(dòng)作靈活、平穩(wěn)，定位精度高；n 強(qiáng)度、剛度高；n 與臂部及手部的連接部位的合理連接結(jié)構(gòu)，傳感器和驅(qū)動(dòng)裝置的合理布局及安裝等。4、手腕的分類(lèi)（1）二自由度手腕： 可

2、以由一個(gè)R關(guān)節(jié)和一個(gè)B關(guān)節(jié)聯(lián)合構(gòu)成BR關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)，或由兩個(gè)B關(guān)節(jié)組成BB關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)，但不能由兩個(gè)RR關(guān)節(jié)構(gòu)成二自由度手腕，因?yàn)閮蓚€(gè)R關(guān)節(jié)的功能是重復(fù)的，實(shí)際上只起到單自由度的作用。 BR手腕 BB手腕 RR手腕（屬于單自由度）（2）三自由度手腕：有R關(guān)節(jié)和B關(guān)節(jié)的組合構(gòu)成的三自由度手腕可以有多種型式，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)、俯仰和偏轉(zhuǎn)功能。 BBR手腕 BRR手腕5.按手腕的驅(qū)動(dòng)方式分：n 直接驅(qū)動(dòng)手腕： n 驅(qū)動(dòng)源直接裝在手腕上。這種直接驅(qū)動(dòng)手腕的關(guān)鍵是能否設(shè)計(jì)和加工出尺寸小、重量輕而驅(qū)動(dòng)扭矩大、驅(qū)動(dòng)性能好的驅(qū)動(dòng)電機(jī)或液壓馬達(dá)。n 遠(yuǎn)距離傳動(dòng)手腕： n 有時(shí)為了保證具有足夠大的驅(qū)動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)裝置又不能做得足夠小

3、，同時(shí)也為了減輕手腕的重量，采用遠(yuǎn)距離的驅(qū)動(dòng)方式，可以實(shí)現(xiàn)三個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。 液壓直接驅(qū)動(dòng)BBR手腕圖例 遠(yuǎn)距離傳動(dòng)手腕圖例6、典型結(jié)構(gòu)（1）擺動(dòng)液壓缸（又稱(chēng)回轉(zhuǎn)液壓缸）： n 結(jié)構(gòu)： n 由缸體、隔板、葉片、花鍵套等主要部件構(gòu)成。其中葉片7固定在轉(zhuǎn)子上，用花鍵將轉(zhuǎn)子與驅(qū)動(dòng)軸連接，用螺栓2將隔板與缸體連接。n 工作原理： n 在密封的缸體內(nèi)，隔板與活動(dòng)葉片之間圍成兩個(gè)油腔，相當(dāng)油缸中的無(wú)桿腔和有桿腔。液壓力作用在活動(dòng)葉片的端面上，對(duì)傳動(dòng)軸中心產(chǎn)生力矩使被驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。擺動(dòng)缸轉(zhuǎn)角在270左右。（2）單自由度回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)手腕 ：n 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： n 機(jī)器人手部的張合是由汽缸驅(qū)動(dòng)的，而手腕的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)則由回轉(zhuǎn)

4、液壓缸實(shí)現(xiàn)。n 工作原理：n 將夾緊汽缸的外殼與擺動(dòng)油缸的動(dòng)片連接在一起，當(dāng)擺動(dòng)液壓缸中不同的油腔中進(jìn)油時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)手腕不同方向的擺動(dòng)。（3）雙回轉(zhuǎn)油缸驅(qū)動(dòng)手腕 ：n 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：n 采用雙回轉(zhuǎn)油缸驅(qū)動(dòng)，一個(gè)帶動(dòng)手腕作俯仰運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)油缸帶動(dòng)手腕作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。n V-V視圖表示的回轉(zhuǎn)缸中動(dòng)片帶動(dòng)回轉(zhuǎn)油缸的剛體，定片與固定中心軸聯(lián)結(jié)實(shí)現(xiàn)俯仰運(yùn)動(dòng)；L-L視圖表示回轉(zhuǎn)缸中動(dòng)片與回轉(zhuǎn)中心軸聯(lián)結(jié)，定片與油缸缸體聯(lián)結(jié)實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（4）輪系驅(qū)動(dòng)的二自由度BR手腕： n 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： n 由輪系驅(qū)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)和俯仰運(yùn)動(dòng)，其中手腕的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由傳動(dòng)軸S傳遞，手腕的俯仰運(yùn)動(dòng)由傳動(dòng)軸B傳遞。n 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)： 軸S旋轉(zhuǎn)錐

5、齒輪副Z1、Z2錐齒輪副Z3、Z4手腕與錐齒輪Z4為一體手腕實(shí)現(xiàn)繞C軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)n 俯仰運(yùn)動(dòng)： 軸B旋轉(zhuǎn)錐齒輪副Z5、Z6軸A旋轉(zhuǎn)手腕殼體7與軸A固聯(lián)手腕實(shí)現(xiàn)繞A軸的俯仰運(yùn)動(dòng)n 附加回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)： 軸S不轉(zhuǎn)而B(niǎo)軸回轉(zhuǎn)錐齒輪Z3不轉(zhuǎn)錐齒輪Z3、Z4相嚙合迫使Z4繞C軸線有一個(gè)附加的自轉(zhuǎn)，即為附加回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。n 附加回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在實(shí)際使用時(shí)應(yīng)予以考慮。必要時(shí)應(yīng)加以利用或補(bǔ)償。（5）輪系驅(qū)動(dòng)的三自由度手腕： n 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：n 該機(jī)構(gòu)為由齒輪、鏈輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的偏轉(zhuǎn)、俯仰和回轉(zhuǎn)三個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)的手腕結(jié)構(gòu)。n 回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)：n 軸S旋轉(zhuǎn)齒輪副Z10/Z23、Z23/Z11錐齒輪副Z12、Z13錐齒輪副Z14、Z15手腕與錐齒輪Z15為一體手腕實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)n 俯仰運(yùn)動(dòng)：n 軸B旋轉(zhuǎn)齒輪副Z24/Z21，Z21/Z22齒輪副Z20、Z16齒輪副Z16、Z17齒輪副Z17、Z18軸19旋轉(zhuǎn)手腕殼體與軸19