機器人腕部結構

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，要求腕部能實現對空間三個坐標軸X、Y、Z的旋轉運動。這便是腕部運動的三個自由度，分別稱為翻轉R（Roll）、俯仰P（Pitch）和偏轉Y（Yaw）。n 并不是所有的手腕都必須具備三個自由度，而是根據實際使用的工作性能要求來確定。腕部坐標系 手腕的偏轉手腕的仰俯 手腕的回轉3、手腕的設計要求n 結構緊湊、重量輕；n 動作靈活、平穩(wěn)，定位精度高；n 強度、剛度高；n 與臂部及手部的連接部位的合理連接結構，傳感器和驅動裝置的合理布局及安裝等。4、手腕的分類（1）二自由度手腕： 可

2、以由一個R關節(jié)和一個B關節(jié)聯合構成BR關節(jié)實現，或由兩個B關節(jié)組成BB關節(jié)實現，但不能由兩個RR關節(jié)構成二自由度手腕，因為兩個R關節(jié)的功能是重復的，實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關節(jié)和B關節(jié)的組合構成的三自由度手腕可以有多種型式，實現翻轉、俯仰和偏轉功能。 BBR手腕 BRR手腕5.按手腕的驅動方式分：n 直接驅動手腕： n 驅動源直接裝在手腕上。這種直接驅動手腕的關鍵是能否設計和加工出尺寸小、重量輕而驅動扭矩大、驅動性能好的驅動電機或液壓馬達。n 遠距離傳動手腕： n 有時為了保證具有足夠大的驅動力，驅動裝置又不能做得足夠小

3、，同時也為了減輕手腕的重量，采用遠距離的驅動方式，可以實現三個自由度的運動。 液壓直接驅動BBR手腕圖例 遠距離傳動手腕圖例6、典型結構（1）擺動液壓缸（又稱回轉液壓缸）： n 結構： n 由缸體、隔板、葉片、花鍵套等主要部件構成。其中葉片7固定在轉子上，用花鍵將轉子與驅動軸連接，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，隔板與活動葉片之間圍成兩個油腔，相當油缸中的無桿腔和有桿腔。液壓力作用在活動葉片的端面上，對傳動軸中心產生力矩使被驅動軸轉動。擺動缸轉角在270左右。（2）單自由度回轉運動手腕 ：n 結構特點： n 機器人手部的張合是由汽缸驅動的，而手腕的回轉運動則由回轉

4、液壓缸實現。n 工作原理：n 將夾緊汽缸的外殼與擺動油缸的動片連接在一起，當擺動液壓缸中不同的油腔中進油時，即可實現手腕不同方向的擺動。（3）雙回轉油缸驅動手腕 ：n 結構特點：n 采用雙回轉油缸驅動，一個帶動手腕作俯仰運動，另一個油缸帶動手腕作回轉運動。n V-V視圖表示的回轉缸中動片帶動回轉油缸的剛體，定片與固定中心軸聯結實現俯仰運動；L-L視圖表示回轉缸中動片與回轉中心軸聯結，定片與油缸缸體聯結實現回轉運動。（4）輪系驅動的二自由度BR手腕： n 結構特點： n 由輪系驅動可實現手腕回轉和俯仰運動，其中手腕的回轉運動由傳動軸S傳遞，手腕的俯仰運動由傳動軸B傳遞。n 回轉運動： 軸S旋轉錐

5、齒輪副Z1、Z2錐齒輪副Z3、Z4手腕與錐齒輪Z4為一體手腕實現繞C軸的旋轉運動n 俯仰運動： 軸B旋轉錐齒輪副Z5、Z6軸A旋轉手腕殼體7與軸A固聯手腕實現繞A軸的俯仰運動n 附加回轉運動： 軸S不轉而B軸回轉錐齒輪Z3不轉錐齒輪Z3、Z4相嚙合迫使Z4繞C軸線有一個附加的自轉，即為附加回轉運動。n 附加回轉運動在實際使用時應予以考慮。必要時應加以利用或補償。（5）輪系驅動的三自由度手腕： n 結構特點：n 該機構為由齒輪、鏈輪傳動實現的偏轉、俯仰和回轉三個自由度運動的手腕結構。n 回轉運動：n 軸S旋轉齒輪副Z10/Z23、Z23/Z11錐齒輪副Z12、Z13錐齒輪副Z14、Z15手腕與錐齒輪Z15為一體手腕實現旋轉運動n 俯仰運動：n 軸B旋轉齒輪副Z24/Z21，Z21/Z22齒輪副Z20、Z16齒輪副Z16、Z17齒輪副Z17、Z18軸19旋轉手腕殼體與軸19