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机器人手腕的分类

时间:2016-01-01 16:36来源:www.yunlvfu.com 编辑:自动控制网
1. 按自由度数目来分 手腕按自由度数目来分, 可分为单自由度手腕、 2自由度手腕和3自由度手腕。 (1) 单自由度手腕如图1所示。 图(a)是一种翻转(Roll)关节, 它把手臂纵轴线和手腕关节轴线构成共轴形式。 这种R关节旋转角度大, 可达到360以上。 图(b)、 (c)是
  1. 按自由度数目来分
  手腕按自由度数目来分, 可分为单自由度手腕、 2自由度手腕和3自由度手腕。
  (1) 单自由度手腕如图1所示。 图(a)是一种翻转(Roll)关节, 它把手臂纵轴线和手腕关节轴线构成共轴形式。 这种R关节旋转角度大, 可达到360°以上。  图(b)、 (c)是一种折曲(Bend)关节(简称B关节), 关节轴线与前后两个连接件的轴线相垂直。 这种B关节因为受到结构上的干涉, 旋转角度小, 大大限制了方向角。 图(d)所示为移动关节。

                        图 1 单自由度手腕
                                  (a) R手腕; (b) B手腕; (c) Y手腕; (d) T手腕
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(2) 2自由度手腕  如图2所示。2自由度手腕可以由一个R关节和一个B关节组成BR手腕(见图2(a)),也可以由两个B关节组成BB手腕(见图2(b))。但是, 不能由两个R关节组成RR手腕, 因为两个R共轴线, 所以退化了一个自由度, 实际只构成了单自由度手腕,见图2(c)。

                      图 2 二自由度手腕
                                        (a) BR手腕; (b) BB手腕; (c) RR手腕
        (3) 3自由度手腕 如图3示。3自由度手腕可以由B关节和R关节组成许多种形式。图3(a)所示是通常见到的BBR手腕, 使手部具有俯仰、 偏转和翻转运动, 即RPY运动。图3(b)所示是一个B关节和两个R关节组成的BRR手腕, 为了不使自由度退化, 使手部产生RPY运动,第一个R关节必须进行如图所示的偏置。图3(c)所示是三个R关节组成的RRR手腕,它也可以实现手部RPY运动。图3d)所示是BBB手腕, 很明显, 它已退化为二自由度手腕,只有PY运动,实际上不采用这种手腕。 此外, B关节和R关节排列的次序不同,也会产生不同的效果,同时产生了其它形式的三自由度手腕。为了使手腕结构紧凑, 通常把两个B关节安装在一个十字接头上, 这对于BBR手腕来说, 大大减小了手腕纵向尺寸。
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                         图 3 三自由度手腕
                               (a) BBR手腕; (b) BRR手腕; (c) RRR手腕; (d) BBB手腕
  2. 按驱动方式来分
  手腕按驱动方式来分,可分为直接驱动手腕和远距离传动手腕。 图4所示为Moog公司的一种液压直接驱动BBR手腕, 设计紧凑巧妙。 M1、M2、M3是液压马达, 直接驱动手腕的偏转、 俯仰和翻转三个自由度轴。图5所示为一种远距离传动的RBR手腕。Ⅲ轴的转动使整个手腕翻转, 即第一个R关节运动。Ⅱ轴的转动使手腕获得俯仰运动, 即第二个B关节运动。 Ⅰ轴的转动即第三个R关节运动。当c轴一离开纸平面后, RBR手腕便在三个自由度轴上输出RPY运动。这种远距离传动的好处是可以把尺寸、重量都较大的驱动源放在远离手腕处, 有时放在手臂的后端作平衡重量用,这不仅减轻了手腕的整体重量, 而且改善了机器人的整体结构的平衡性。 本文来自www.yunlvfu.com

                          图4 液压直接驱动BBR手腕

                           图5 远距离传动RBR手腕
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