第02講 機(jī)器人的結(jié)構(gòu)

1、第2講 機(jī)器人的結(jié)構(gòu) 2.1 機(jī)器人末端操作器機(jī)器人末端操作器 2.2 機(jī)器人手腕機(jī)器人手腕 2.3 機(jī)器人手臂機(jī)器人手臂 2.4 機(jī)器人機(jī)座機(jī)器人機(jī)座 2.5 工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng) 習(xí)題習(xí)題 2.1 機(jī)器人末端操作器機(jī)器人末端操作器 圖2.1所示為人類手腕的兩個(gè)B關(guān)節(jié)。在實(shí)際情況中,有許多時(shí)候并不一定需要這樣復(fù)雜的多節(jié)人工指,而只需要能從各種不同的角度觸及并搬動(dòng)物體的鉗形指即可。1966年,美國(guó)海軍就是用裝有鉗形人工指的機(jī)器人“科沃”把因飛機(jī)失事掉入西班牙近海的一顆氫彈從750 m深的海底撈上來。1967年,美國(guó)飛船“探測(cè)者三號(hào)”曾把一臺(tái)遙控操作的機(jī)器人送上月球。它在

2、地球上的人的控制下,可以在兩平方米左右的范圍里挖掘月球表面0.4 m 深處的土壤樣品, 并且放在規(guī)定的位置, 還能對(duì)樣品進(jìn)行初步分析, 如確定土壤的硬度、重量等。它為“阿波羅”載人飛船登月充當(dāng)了開路先鋒。 圖 2.1 人類手腕的兩個(gè)B關(guān)節(jié) 用在工業(yè)上的機(jī)器人的手我們一般稱之為末端操作器, 它是機(jī)器人直接用于抓取和握緊(吸附)專用工具(如噴槍、扳手、 焊具、 噴頭等)進(jìn)行操作的部件。它具有模仿人手動(dòng)作的功能, 并安裝于機(jī)器人手臂的前端。由于被握工件的形狀、尺寸、 重量、 材質(zhì)及表面狀態(tài)等不同,因此工業(yè)機(jī)器人末端操作器是多種多樣的, 大致可分為以下幾類: (1) 夾鉗式取料手；(2) 吸附式取料手

3、；(3) 專用操作器及轉(zhuǎn)換器；(4) 仿生多指靈巧手。 2.1.1 2.1.1 夾鉗式取料手夾鉗式取料手夾鉗式手部與人手相似, 是工業(yè)機(jī)器人廣為應(yīng)用的一種手部形式。 它一般由手指(手爪)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及連接與支承元件組成, 如圖2.2所示, 能通過手爪的開閉動(dòng)作實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的夾持。 圖 2.2 夾鉗式手部的組成 1. 1. 手指手指手指是直接與工件接觸的部件。手部松開和夾緊工件, 就是通過手指的張開與閉合來實(shí)現(xiàn)的。機(jī)器人的手部一般有兩個(gè)手指, 也有三個(gè)或多個(gè)手指,其結(jié)構(gòu)形式常取決于被夾持工件的形狀和特性。 指端的形狀通常有兩類: V型指和平面指。如圖2.3所示的三種V型指的形狀, 用于夾

4、持圓柱形工件。如圖2.4所示的平面指為夾鉗式手的指端,一般用于夾持方形工件(具有兩個(gè)平行平面), 板形或細(xì)小棒料。另外，尖指和薄、長(zhǎng)指一般用于夾持小型或柔性工件。 其中, 薄指一般用于夾持位于狹窄工作場(chǎng)地的細(xì)小工件, 以避免和周圍障礙物相碰; 長(zhǎng)指一般用于夾持熾熱的工件, 以免熱輻射對(duì)手部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的影響。 圖 2.3 V型指端形狀(a) 固定V型； (b) 滾柱V型； (c) 自定位式V型 圖 2.4 夾鉗式手的指端 指面的形狀常有光滑指面、齒形指面和柔性指面等。光滑指面平整光滑, 用來夾持已加工表面, 避免已加工表面受損。 齒形指面的指面刻有齒紋, 可增加夾持工件的磨擦力,以確保夾緊牢靠,

5、多用來夾持表面粗糙的毛坯或半成品。 柔性指面內(nèi)鑲橡膠、泡沫、石棉等物,有增加磨擦力、保護(hù)工件表面、 隔熱等作用, 一般用于夾持已加工表面、熾熱件,也適于夾持薄壁件和脆性工件。 2. 2. 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是向手指?jìng)鬟f運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力, 以實(shí)現(xiàn)夾緊和松開動(dòng)作的機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)根據(jù)手指開合的動(dòng)作特點(diǎn)分為回轉(zhuǎn)型和平移型。回轉(zhuǎn)型又分為一支點(diǎn)回轉(zhuǎn)和多支點(diǎn)回轉(zhuǎn)。根據(jù)手爪夾緊是擺動(dòng)還是平動(dòng),又可分為擺動(dòng)回轉(zhuǎn)型和平動(dòng)回轉(zhuǎn)型。 (1) 回轉(zhuǎn)型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。夾鉗式手部中較多的是回轉(zhuǎn)型手部, 其手指就是一對(duì)杠桿,一般再同斜楔、滑槽、連桿、齒輪、蝸輪蝸桿或螺桿等機(jī)構(gòu)組成復(fù)合式杠桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu), 用以改變傳動(dòng)比和運(yùn)動(dòng)方向等。 圖

6、 2.5 斜楔杠桿式手部 圖2.6所示為滑槽式杠桿回轉(zhuǎn)型手部簡(jiǎn)圖, 杠桿形手指4的一端裝有V形指5,另一端則開有長(zhǎng)滑槽。 驅(qū)動(dòng)桿1上的圓柱銷2套在滑槽內(nèi), 當(dāng)驅(qū)動(dòng)連桿同圓柱銷一起作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí), 即可撥動(dòng)兩個(gè)手指各繞其支點(diǎn)(鉸銷3)作相對(duì)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng), 從而實(shí)現(xiàn)手指的夾緊與松開動(dòng)作。 圖 2.6 滑槽式杠桿回轉(zhuǎn)型手部 圖2.7所示為雙支點(diǎn)連桿杠桿式手部簡(jiǎn)圖。 驅(qū)動(dòng)桿2末端與連桿4由鉸銷3鉸接, 當(dāng)驅(qū)動(dòng)桿2作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí), 則通過連桿推動(dòng)兩桿手指各繞其支點(diǎn)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng), 從而使手指松開或閉合。 圖 2.7 雙支點(diǎn)連桿杠桿式手部 圖2.8所示為齒輪齒條直接傳動(dòng)的齒輪杠桿式手部的結(jié)構(gòu)。 驅(qū)動(dòng)桿2末端制成雙

7、面齒條,與扇齒輪4相嚙合, 而扇齒輪4與手指5固連在一起, 可繞支點(diǎn)回轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)力推動(dòng)齒條作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng), 即可帶動(dòng)扇齒輪回轉(zhuǎn), 從而使手指松開或閉合。 圖 2.8 齒條齒輪杠桿式手部 (2) 平移型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。平移型夾鉗式手部是通過手指的指面作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或平面移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)張開或閉合動(dòng)作的, 常用于夾持具有平行平面的工件(如冰箱等)。 其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,不如回轉(zhuǎn)型手部應(yīng)用廣泛。 直線往復(fù)移動(dòng)機(jī)構(gòu):實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)移動(dòng)的機(jī)構(gòu)很多, 常用的斜楔傳動(dòng)、齒條傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)等均可應(yīng)用于手部結(jié)構(gòu)。 如圖2.9所示中，(a)為斜楔平移機(jī)構(gòu), (b)為連桿杠桿平移結(jié)構(gòu), (c)為螺旋斜楔平移結(jié)構(gòu)。 它們既可是雙指型的,

8、也可是三指(或多指)型的; 既可自動(dòng)定心, 也可非自動(dòng)定心。 圖 2.9 直線平移型手部 平面平行移動(dòng)機(jī)構(gòu)： 圖2.10所示為幾種平面平行平移型夾鉗式手部的簡(jiǎn)圖。 它們的共同點(diǎn)是: 都采用平行四邊形的鉸鏈機(jī)構(gòu)雙曲柄鉸鏈四連桿機(jī)構(gòu), 以實(shí)現(xiàn)手指平移。其差別在于分別采用齒條齒輪、 蝸桿蝸輪、 連桿斜滑槽的傳動(dòng)方法。 圖 2.10 四連桿機(jī)構(gòu)平移型手部結(jié)構(gòu) 2.1.2 2.1.2 吸附式取料手吸附式取料手1. 1. 氣吸附式取料手氣吸附式取料手氣吸附式取料手是利用吸盤內(nèi)的壓力和大氣壓之間的壓力差而工作的。 按形成壓力差的方法,可分為真空吸附、氣流負(fù)壓氣吸、擠壓排氣負(fù)壓氣吸式等幾種。 氣吸式取料手與夾

9、鉗式取料手相比, 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,重量輕, 吸附力分布均勻等優(yōu)點(diǎn),對(duì)于薄片狀物體的搬運(yùn)更有其優(yōu)越性(如板材、 紙張、 玻璃等物體), 廣泛應(yīng)用于非金屬材料或不可有剩磁的材料的吸附。但要求物體表面較平整光滑, 無孔無凹槽。1) 真空吸附取料手圖2.11所示為真空吸附取料手的結(jié)構(gòu)原理。其真空的產(chǎn)生是利用真空泵, 真空度較高。主要零件為碟形橡膠吸盤1, 通過固定環(huán)2安裝在支承桿4上, 支承桿由螺母5固定在基板6上。 取料時(shí), 碟形橡膠吸盤與物體表面接觸, 橡膠吸盤在邊緣既起到密封作用,又起到緩沖作用, 然后真空抽氣,吸盤內(nèi)腔形成真空, 吸取物料。放料時(shí), 管路接通大氣, 失去真空, 物體放下。為避免在

10、取、 放料時(shí)產(chǎn)生撞擊, 有的還在支承桿上配有彈簧緩沖。為了更好地適應(yīng)物體吸附面的傾斜狀況,有的在橡膠吸盤背面設(shè)計(jì)有球鉸鏈。真空吸附取料手有時(shí)還用于微小無法抓取的零件, 如圖2.12所示。 圖 2.11 真空吸附取料手 圖 2.12 微小零件取料手(a) 墊圈取料手； (b) 鋼球取料手 圖 2.13 各種真空吸附取料手 2) 氣流負(fù)壓吸附取料手氣流負(fù)壓吸附取料手如圖2.14所示。氣流負(fù)壓吸附取料手是利用流體力學(xué)的原理, 當(dāng)需要取物時(shí), 壓縮空氣高速流經(jīng)噴嘴5時(shí), 其出口處的氣壓低于吸盤腔內(nèi)的氣壓, 于是腔內(nèi)的氣體被高速氣流帶走而形成負(fù)壓, 完成取物動(dòng)作;當(dāng)需要釋放時(shí), 切斷壓縮空氣即可。這種取

11、料手需要壓縮空氣,工廠里較易取得,故成本較低。 圖 2.14 氣流負(fù)壓吸附取料手 3) 擠壓排氣式取料手?jǐn)D壓排氣式取料手如圖2.15所示。其工作原理為: 取料時(shí)吸盤壓緊物體, 橡膠吸盤變形, 擠出腔內(nèi)多余的空氣,取料手上升, 靠橡膠吸盤的恢復(fù)力形成負(fù)壓, 將物體吸住; 釋放時(shí),壓下拉桿3, 使吸盤腔與大氣相連通而失去負(fù)壓。 該取料手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 但吸附力小, 吸附狀態(tài)不易長(zhǎng)期保持。 圖 2.15 擠壓排氣式取料手 2. 2. 磁吸附式取料手磁吸附式取料手磁吸附式取料手是利用電磁鐵通電后產(chǎn)生的電磁吸力取料, 因此只能對(duì)鐵磁物體起作用; 另外,對(duì)某些不允許有剩磁的零件要禁止使用。所以, 磁吸附式取料

12、手的使用有一定的局限性。電磁鐵工作原理如圖2.16(a)所示。當(dāng)線圈1通電后, 在鐵心2內(nèi)外產(chǎn)生磁場(chǎng), 磁力線穿過鐵心, 空氣隙和銜鐵3被磁化并形成回路, 銜鐵受到電磁吸力F的作用被牢牢吸住。實(shí)際使用時(shí), 往往采用如圖2.16(b)所示的盤式電磁鐵, 銜鐵是固定的, 銜鐵內(nèi)用隔磁材料將磁力線切斷, 當(dāng)銜鐵接觸磁鐵物體零件時(shí), 零件被磁化形成磁力線回路,并受到電磁吸力而被吸住。 圖 2.16 電磁鐵工作原理 圖2.17所示為盤狀磁吸附取料手的結(jié)構(gòu)圖。鐵心1和磁盤3之間用黃銅焊料焊接并構(gòu)成隔磁環(huán)2,既焊為一體又將鐵心和磁盤分隔, 這樣使鐵心1成為內(nèi)磁極, 磁盤3成為外磁極。其磁路由殼體6的外圈,

13、經(jīng)磁盤3、 工件和鐵心, 再到殼體內(nèi)圈形成閉合回路, 以此吸附工件。鐵心、磁盤和殼體均采用810號(hào)低碳鋼制成, 可減少剩磁, 并在斷電時(shí)不吸或少吸鐵屑。蓋5為用黃銅或鋁板制成的隔磁材料,用以壓住線圈11, 防止工作過程中線圈的活動(dòng)。擋圈7、8用以調(diào)整鐵心和殼體的軸向間隙, 即磁路氣隙,在保證鐵心正常轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下,氣隙越小越好,氣隙越大， 則電磁吸力會(huì)顯著地減小,因此, 一般取0.10.3 mm。 在機(jī)器人手臂的孔內(nèi)可做軸向微量地移動(dòng), 但不能轉(zhuǎn)動(dòng)。鐵心1和磁盤3一起裝在軸承上, 用以實(shí)現(xiàn)在不停車的情況下自動(dòng)上下料。 圖 2.17 盤狀磁吸附取料手結(jié)構(gòu) 圖2.18所示為幾種電磁式吸盤吸料示意圖。

14、 圖(a)為吸附滾動(dòng)軸承底座的電磁式吸盤;圖(b)為吸取鋼板的電磁式吸盤; 圖(c)為吸取齒輪用的電磁式吸盤; 圖(d)為吸附多孔鋼板用的電磁式吸盤。 圖 2.18 幾種電磁式吸盤吸料示意圖 2.1.3 2.1.3 專用操作器及轉(zhuǎn)換器專用操作器及轉(zhuǎn)換器1. 1. 專用末端操作器專用末端操作器機(jī)器人是一種通用性很強(qiáng)的自動(dòng)化設(shè)備,可根據(jù)作業(yè)要求完成各種動(dòng)作, 再配上各種專用的末端操作器后,就能完成各種動(dòng)作。如在通用機(jī)器人上安裝焊槍就成為一臺(tái)焊接機(jī)器人, 安裝擰螺母機(jī)則成為一臺(tái)裝配機(jī)器人。目前有許多由專用電動(dòng)、氣動(dòng)工具改型而成的操作器, 如圖2.19所示, 有擰螺母機(jī)、焊槍、電磨頭、電銑頭、拋光頭、

15、激光切割機(jī)等。 所形成的一整套系列供用戶選用, 使機(jī)器人能勝任各種工作。 圖2.19還有一個(gè)裝有電磁吸盤式換接器的機(jī)器人手腕, 電磁吸盤直徑60 mm, 質(zhì)量為1 kg,吸力1100 N, 換接器可接通電源、信號(hào)、壓力氣源和真空源,電插頭有18芯,氣路接頭有5路。為了保證聯(lián)接位置精度,設(shè)置了兩個(gè)定位銷。在各末端操作器的端面裝有換接器座,平時(shí)陳列于工具架上,需要使用時(shí)機(jī)器人手腕上的換接器吸盤可從正面吸牢換接器座,接通電源和氣源, 然后從側(cè)面將末端操作器退出工具架, 機(jī)器人便可進(jìn)行作業(yè)。 圖 2.19 各種專用末端操作器和電磁吸盤式換接器 2. 2. 換接器或自動(dòng)手爪更換裝置換接器或自動(dòng)手爪更換裝

16、置使用一臺(tái)通用機(jī)器人,要在作業(yè)時(shí)能自動(dòng)更換不同的末端操作器, 就需要配置具有快速裝卸功能的換接器。換接器由兩部分組成: 換接器插座和換接器插頭, 分別裝在機(jī)器腕部和末端操作器上,能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人對(duì)末端操作器的快速自動(dòng)更換。 專用末端操作器換接器的要求主要有:同時(shí)具備氣源、電源及信號(hào)的快速聯(lián)接與切換; 能承受末端操作器的工作載荷; 在失電、 失氣情況下, 機(jī)器人停止工作時(shí)不會(huì)自行脫離;具有一定的換接精度等。 圖2.20所示為氣動(dòng)換接器和專用末端操作器庫。該換接器也分成兩部分: 一部分裝在手腕上, 稱為換接器; 另一部分裝在末端操作器上, 稱為配合器。利用氣動(dòng)鎖緊器將兩部分進(jìn)行聯(lián)接, 并具有就位指示

17、燈以表示電路、 氣路是否接通。 圖 2.20 氣動(dòng)換接器與專用末端操作器庫 圖 2.21 專用末端操作器庫 3. 3. 多工位換接裝置多工位換接裝置某些機(jī)器人的作業(yè)任務(wù)相對(duì)較為集中,需要換接一定量的末端操作器, 又不必配備數(shù)量較多的末端操作器庫。這時(shí)， 可以在機(jī)器人手腕上設(shè)置一個(gè)多工位換接裝置。例如,在機(jī)器人柔性裝配線某個(gè)工位上,機(jī)器人要依次裝配如墊圈、螺釘?shù)葞追N零件, 裝配采用多工位換接裝置,可以從幾個(gè)供料處依次抓取幾種零件, 然后逐個(gè)進(jìn)行裝配, 既可以節(jié)省幾臺(tái)專用機(jī)器人,也可以避免通用機(jī)器人頻繁換接操作器和節(jié)省裝配作業(yè)時(shí)間。 多工位換接裝置如圖2.22所示, 就像數(shù)控加工中心的刀庫一樣,

18、可以有棱錐型和棱柱型兩種形式。棱錐型換接裝置可保證手爪軸線和手腕軸線一致, 受力較合理,但其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜;棱柱型換接器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)較為簡(jiǎn)單, 但其手爪軸線和手腕軸線不能保持一致, 受力不良。 圖 2.22 多工位末端操作器換接裝置(a) 棱錐型； (b) 棱柱型 2.1.4 2.1.4 仿生多指靈巧手仿生多指靈巧手1. 1. 柔性手柔性手為了能對(duì)不同外形的物體實(shí)施抓取, 并使物體表面受力比較均勻, 因此研制出了柔性手。如圖2.23所示為多關(guān)節(jié)柔性手腕,每個(gè)手指由多個(gè)關(guān)節(jié)串聯(lián)而成。手指?jìng)鲃?dòng)部分由牽引鋼絲繩及摩擦滾輪組成,每個(gè)手指由兩根鋼絲繩牽引, 一側(cè)為握緊, 另一側(cè)為放松。 驅(qū)動(dòng)源可采用電機(jī)驅(qū)

19、動(dòng)或液壓、氣動(dòng)元件驅(qū)動(dòng)。 柔性手腕可抓取凹凸不平的外形并使物體受力較為均勻。 圖2.24所示為用柔性材料做成的柔性手。一端固定,一端為自由端的雙管合一的柔性管狀手爪, 當(dāng)一側(cè)管內(nèi)充氣體或液體、另一側(cè)管內(nèi)抽氣或抽液時(shí)形成壓力差,柔性手爪就向抽空側(cè)彎曲。此種柔性手適用于抓取輕型、圓形物體, 如玻璃器皿等。 圖2.23多關(guān)節(jié)柔性手腕圖 2.24 柔性手 2. 2. 多指靈巧手多指靈巧手機(jī)器人手爪和手腕最完美的形式是模仿人手的多指靈巧手。 如圖2.25所示,多指靈巧手有多個(gè)手指, 每個(gè)手指有3個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié), 每一個(gè)關(guān)節(jié)的自由度都是獨(dú)立控制的。因此,幾乎人手指能完成的各種復(fù)雜動(dòng)作它都能模仿,諸如擰螺釘、彈

20、鋼琴、 作禮儀手勢(shì)等動(dòng)作。在手部配置觸覺、力覺、視覺、溫度傳感器, 將會(huì)使多指靈巧手達(dá)到更完美的程度。多指靈巧手的應(yīng)用前景十分廣泛,可在各種極限環(huán)境下完成人無法實(shí)現(xiàn)的操作, 如核工業(yè)領(lǐng)域、宇宙空間作業(yè), 在高溫、高壓、高真空環(huán)境下作業(yè)等。 圖 2.25 多指靈巧手 2.1.5 2.1.5 其它手其它手1. 1. 彈性力手爪彈性力手爪彈性力手爪的特點(diǎn)是其夾持物體的抓力是由彈性元件提供的,不需要專門的驅(qū)動(dòng)裝置, 在抓取物體時(shí)需要一定的壓入力, 而在卸料時(shí), 則需要一定的拉力。 圖2.26所示為幾種彈性力手爪的結(jié)構(gòu)原理圖。圖2.26(a)所示的手爪有一個(gè)固定爪, 另一個(gè)活動(dòng)爪6靠壓簧4提供抓力, 活

21、動(dòng)爪繞軸5回轉(zhuǎn), 空手時(shí)其回轉(zhuǎn)角度由平面2、3限制。 抓物時(shí),爪6在推力作用下張開,靠爪上的凹槽和彈性力抓取物體; 卸料時(shí), 需固定物體的側(cè)面,手爪用力拔出即可。 圖 2.26 彈性力手爪 2. 2. 擺動(dòng)式手爪擺動(dòng)式手爪擺動(dòng)式手爪的特點(diǎn)是在手爪的開合過程中, 其爪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是繞固定軸擺動(dòng)的, 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用較廣,適合于圓柱表面物體的抓取。 圖2.27所示為一種擺動(dòng)式手爪的結(jié)構(gòu)原理圖。這是一種連桿擺動(dòng)式手爪, 活塞桿移動(dòng), 并通過連桿帶動(dòng)手爪回繞同一軸擺動(dòng), 完成開合動(dòng)作。 圖 2.27 擺動(dòng)式手爪的結(jié)構(gòu)原理圖 圖2.28所示為自重式手部結(jié)構(gòu), 要求工件對(duì)手指的作用力的方向應(yīng)在手指回轉(zhuǎn)軸垂直線

22、的外側(cè), 使手指趨向閉合。 用這種手部結(jié)構(gòu)來夾緊工件是依靠工件本身的重量來實(shí)現(xiàn)的, 工件越重,握力越大。手指的開合動(dòng)作由鉸接活塞油缸實(shí)現(xiàn)。 該手部結(jié)構(gòu)適用于傳輸垂直上升或水平移動(dòng)的重型工件。 圖 2.28 自重式手部結(jié)構(gòu) 圖2.29所示為彈簧外卡式手部結(jié)構(gòu)。手指1的夾放動(dòng)作是依靠手臂的水平移動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的。 當(dāng)頂桿2與工件端面相接觸時(shí), 壓縮彈簧3, 并推動(dòng)拉桿4向右移動(dòng), 使手指1繞支承軸回轉(zhuǎn)而夾緊工件。卸料時(shí)手指1與卸料槽口相接觸, 使手指張開, 頂桿2在彈簧3的作用下將工件推入卸料槽內(nèi)。這種手部適用于抓取輕小環(huán)形工件, 如軸承內(nèi)座圈等。 圖 2.29 彈簧外卡式手部結(jié)構(gòu) 3. 3. 勾托式手

23、部勾托式手部圖2.30所示為勾托式手部結(jié)構(gòu)示意圖。勾托式手部并不靠夾緊力來夾持工件, 而是利用工件本身的重量, 通過手指對(duì)工件的勾、托、捧等動(dòng)作來托持工件。應(yīng)用勾托方式可降低對(duì)驅(qū)動(dòng)力的要求,簡(jiǎn)化手部結(jié)構(gòu), 甚至可以省略手部驅(qū)動(dòng)裝置。該手部適用于在水平面內(nèi)和垂直面內(nèi)搬運(yùn)大型笨重的工件或結(jié)構(gòu)粗大而質(zhì)量較輕且易變形的物體。 勾托式手部又有手部無驅(qū)動(dòng)裝置和驅(qū)動(dòng)裝置兩種類型。 圖 2.30 勾托式手部示意圖(a) 無驅(qū)動(dòng)裝置的手部； (b) 有驅(qū)動(dòng)裝置的手部 2.2 機(jī)機(jī) 器器 人人 手手 腕腕 機(jī)器人手腕是連接末端操作器和手臂的部件,它的作用是調(diào)節(jié)或改變工件的方位, 因而它具有獨(dú)立的自由度,以使機(jī)器人

24、末端操作器適應(yīng)復(fù)雜的動(dòng)作要求。 工業(yè)機(jī)器人一般需要6個(gè)自由度才能使手部達(dá)到目標(biāo)位置并處于期望的姿態(tài)。 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的轉(zhuǎn)動(dòng), 即具有翻轉(zhuǎn)、俯仰和偏轉(zhuǎn)三個(gè)自由度,如圖2.31所示。通常也把手腕的翻轉(zhuǎn)叫做Roll, 用R表示; 把手腕的俯仰叫做Pitch, 用P表示; 把手腕的偏轉(zhuǎn)叫Yaw, 用Y表示。 圖 2.31 手腕的自由度 2.2.1 2.2.1 手腕的分類手腕的分類1. 1. 按自由度數(shù)目來分按自由度數(shù)目來分手腕按自由度數(shù)目來分, 可分為單自由度手腕、 二自由度手腕和三自由度手腕。(1) 單自由度手腕如圖2.32所示。 圖2.32

25、(a)是一種翻轉(zhuǎn)(Roll)關(guān)節(jié), 它把手臂縱軸線和手腕關(guān)節(jié)軸線構(gòu)成共軸形式。 這種R關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角度大, 可達(dá)到360以上。 圖2.32(b)、 (c)是一種折曲(Bend)關(guān)節(jié)(簡(jiǎn)稱B關(guān)節(jié)), 關(guān)節(jié)軸線與前后兩個(gè)連接件的軸線相垂直。 這種B關(guān)節(jié)因?yàn)槭艿浇Y(jié)構(gòu)上的干涉, 旋轉(zhuǎn)角度小, 大大限制了方向角。 圖2.31(d)所示為移動(dòng)關(guān)節(jié)。 圖 2.32 單自由度手腕(a) R手腕； (b) B手腕; (c) Y手腕； (d) T手腕 (2) 二自由度手腕如圖2.33所示。二自由度手腕可以由一個(gè)R關(guān)節(jié)和一個(gè)B關(guān)節(jié)組成BR手腕(見圖2.33(a)，也可以由兩個(gè)B關(guān)節(jié)組成BB手腕(見圖2.33(b)。但是

26、, 不能由兩個(gè)R關(guān)節(jié)組成RR手腕, 因?yàn)閮蓚€(gè)R共軸線, 所以退化了一個(gè)自由度, 實(shí)際只構(gòu)成了單自由度手腕(見圖2.33(c)。 圖 2.33 二自由度手腕(a) BR手腕； (b) BB手腕; (c) RR手腕 (3) 三自由度手腕如圖2.34所示。三自由度手腕可以由B關(guān)節(jié)和R關(guān)節(jié)組成許多種形式。圖2.34(a)所示是通常見到的BBR手腕, 使手部具有俯仰、 偏轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng), 即RPY運(yùn)動(dòng)。圖2.34(b)所示是一個(gè)B關(guān)節(jié)和兩個(gè)R關(guān)節(jié)組成的BRR手腕, 為了不使自由度退化, 使手部產(chǎn)生RPY運(yùn)動(dòng),第一個(gè)R關(guān)節(jié)必須進(jìn)行如圖所示的偏置。圖2.34(c)所示是三個(gè)R關(guān)節(jié)組成的RRR手腕,它也可以實(shí)現(xiàn)

27、手部RPY運(yùn)動(dòng)。圖2.34(d)所示是BBB手腕, 很明顯, 它已退化為二自由度手腕,只有PY運(yùn)動(dòng),實(shí)際上不采用這種手腕。 此外, B關(guān)節(jié)和R關(guān)節(jié)排列的次序不同,也會(huì)產(chǎn)生不同的效果,同時(shí)產(chǎn)生了其它形式的三自由度手腕。為了使手腕結(jié)構(gòu)緊湊, 通常把兩個(gè)B關(guān)節(jié)安裝在一個(gè)十字接頭上, 這對(duì)于BBR手腕來說， 大大減小了手腕縱向尺寸。 圖 2.34 三自由度手腕(a) BBR手腕; (b) BRR手腕; (c) RRR手腕; (d) BBB手腕 2. 2. 按驅(qū)動(dòng)方式來分按驅(qū)動(dòng)方式來分手腕按驅(qū)動(dòng)方式來分,可分為直接驅(qū)動(dòng)手腕和遠(yuǎn)距離傳動(dòng)手腕。 圖2.35所示為Moog公司的一種液壓直接驅(qū)動(dòng)BBR手腕, 設(shè)

28、計(jì)緊湊巧妙。 M1、M2、M3是液壓馬達(dá), 直接驅(qū)動(dòng)手腕的偏轉(zhuǎn)、 俯仰和翻轉(zhuǎn)三個(gè)自由度軸。圖2.36所示為一種遠(yuǎn)距離傳動(dòng)的RBR手腕。軸的轉(zhuǎn)動(dòng)使整個(gè)手腕翻轉(zhuǎn), 即第一個(gè)R關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。軸的轉(zhuǎn)動(dòng)使手腕獲得俯仰運(yùn)動(dòng), 即第二個(gè)B關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)即第三個(gè)R關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)c軸一離開紙平面后, RBR手腕便在三個(gè)自由度軸上輸出RPY運(yùn)動(dòng)。這種遠(yuǎn)距離傳動(dòng)的好處是可以把尺寸、重量都較大的驅(qū)動(dòng)源放在遠(yuǎn)離手腕處, 有時(shí)放在手臂的后端作平衡重量用,這不僅減輕了手腕的整體重量, 而且改善了機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)的平衡性。 圖 2.35 液壓直接驅(qū)動(dòng)BBR手腕 圖 2.36 遠(yuǎn)距離傳動(dòng)RBR手腕 2.2.2 2.2.2 手腕

29、的典型結(jié)構(gòu)手腕的典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手腕時(shí)除應(yīng)滿足啟動(dòng)和傳送過程中所需的輸出力矩外, 還要求手腕結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,緊湊輕巧,避免干涉,傳動(dòng)靈活; 多數(shù)情況下，要求將腕部結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部分安排在小臂上, 使外形整齊; 設(shè)法使幾個(gè)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)傳遞到同軸旋轉(zhuǎn)的心軸和多層套筒上去, 運(yùn)動(dòng)傳入腕部后再分別實(shí)現(xiàn)各個(gè)動(dòng)作。下面介紹幾個(gè)常見的機(jī)器人手腕結(jié)構(gòu)。 圖2.37所示為雙手懸掛式機(jī)器人實(shí)現(xiàn)手腕回轉(zhuǎn)和左右擺動(dòng)的結(jié)構(gòu)圖。 A-A剖面所表示的是油缸外殼轉(zhuǎn)動(dòng)而中心軸不動(dòng), 以實(shí)現(xiàn)手腕的左右擺動(dòng)；B-B剖面所表示的是油缸外殼不動(dòng)而中心軸回轉(zhuǎn), 以實(shí)現(xiàn)手腕的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 其油路的分布如圖2.37所示。 圖 2.37 手腕回轉(zhuǎn)和左右擺動(dòng)的

30、結(jié)構(gòu)圖 圖2.38所示為PT600型弧焊機(jī)器人手腕部結(jié)構(gòu)圖和傳動(dòng)原理圖。由圖可以看出, 這是一個(gè)具有腕擺與手轉(zhuǎn)兩個(gè)自由度的手腕結(jié)構(gòu), 其傳動(dòng)路線為: 腕擺電動(dòng)機(jī)通過同步齒形帶傳動(dòng)帶動(dòng)腕擺諧波減速器7, 減速器的輸出軸帶動(dòng)腕擺框1實(shí)現(xiàn)腕擺運(yùn)動(dòng); 手轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)通過同步齒形帶傳動(dòng)帶動(dòng)手轉(zhuǎn)諧波減速器10, 減速器的輸出通過一對(duì)錐齒輪9實(shí)現(xiàn)手轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。需要注意的是, 當(dāng)腕擺框擺動(dòng)而手轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí), 聯(lián)接末端執(zhí)行器的錐齒輪在另一錐齒輪上滾動(dòng), 將產(chǎn)生附加的手轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng), 在控制上要進(jìn)行修正。 圖 2.38 PT-600型弧焊機(jī)器人手腕結(jié)構(gòu)圖 圖2.39所示為KUKA IR-662100型機(jī)器人的手腕傳動(dòng)原理圖。

31、這是一個(gè)具有3個(gè)自由度的手腕結(jié)構(gòu), 關(guān)節(jié)配置形式為臂轉(zhuǎn)、 腕擺、 手轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。 其傳動(dòng)鏈分成兩部分: 一部分在機(jī)器人小臂殼內(nèi), 3個(gè)電動(dòng)機(jī)的輸出通過帶傳動(dòng)分別傳遞到同軸傳動(dòng)的心軸、 中間套、 外套筒上; 另一部分傳動(dòng)鏈安排在手腕部, 圖2.40所示為手腕部分的裝配圖。 其傳動(dòng)路線為: 圖 2.39 KUKA IR-662/100型機(jī)器人手腕傳動(dòng)圖 圖 2.40 KUKA IR-662/100型機(jī)器人手腕裝配圖 (1) 臂轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。臂部外套筒與手腕殼體7通過端面法蘭聯(lián)接,外套筒直接帶動(dòng)整個(gè)手腕旋轉(zhuǎn)完成臂轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 (2) 腕擺運(yùn)動(dòng)。臂部中間套通過花鍵與空心軸4聯(lián)接, 空心軸另一端通過一對(duì)錐齒輪12、1

32、3帶動(dòng)腕擺諧波減速器的波發(fā)生器16, 波發(fā)生器上套有軸承和柔輪14,諧波減速器的定輪10與手腕殼體相聯(lián), 動(dòng)輪11通過蓋18和腕擺殼體19相固接, 當(dāng)中間套帶動(dòng)空心軸旋轉(zhuǎn)時(shí), 腕擺殼體作腕擺運(yùn)動(dòng)。 (3) 手轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。臂部心軸通過花鍵與腕部中心軸2聯(lián)接, 中心軸的另一端通過一對(duì)錐齒輪45、46帶動(dòng)花鍵軸41, 花鍵軸的一端通過同步齒形帶傳動(dòng)44、36帶動(dòng)花鍵軸35, 再通過一對(duì)錐齒輪傳動(dòng)33、17帶動(dòng)手轉(zhuǎn)諧波減速器的波發(fā)生器25, 波發(fā)生器上套有軸承和柔輪29, 諧波減速器的定輪31通過底座34與腕擺殼體相聯(lián),動(dòng)輪24通過安裝架23與聯(lián)接手部的法蘭盤30相固定, 當(dāng)臂部心軸帶動(dòng)腕部中心軸旋轉(zhuǎn)時(shí),

33、 法蘭盤作手轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 2.2.3 2.2.3 柔順手腕結(jié)構(gòu)柔順手腕結(jié)構(gòu)在用機(jī)器人進(jìn)行的精密裝配作業(yè)中,當(dāng)被裝配零件之間的配合精度相當(dāng)高, 由于被裝配零件的不一致性,工件的定位夾具、機(jī)器人手爪的定位精度無法滿足裝配要求時(shí),會(huì)導(dǎo)致裝配困難, 因而,柔順性裝配技術(shù)有兩種。一種是從檢測(cè)、控制的角度, 采取各種不同的搜索方法,實(shí)現(xiàn)邊校正邊裝配;有的手爪還配有檢測(cè)元件,如視覺傳感器(如圖2.41所示)、力傳感器等, 這就是所謂主動(dòng)柔順裝配。另一種是從結(jié)構(gòu)的角度, 在手腕部配置一個(gè)柔順環(huán)節(jié),以滿足柔順裝配的需要, 這種柔順裝配技術(shù)稱為被動(dòng)柔順裝配。 圖 2.41 帶檢測(cè)元件的手 圖2.42所示是具有移動(dòng)和擺

34、動(dòng)浮動(dòng)機(jī)構(gòu)的柔順手腕。水平浮動(dòng)機(jī)構(gòu)由平面、鋼球和彈簧構(gòu)成,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, 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)器人手爪定位不準(zhǔn)時(shí), 可自行校正。其動(dòng)作過程如圖2.43所示, 在插入裝配中工件局部被卡住時(shí),將會(huì)受到阻力, 促使柔順手腕起作用, 使手爪有一個(gè)微小的修正量,工件便能順利插入。圖2.44所示是另一種結(jié)構(gòu)形式的柔順手腕, 其工作原理與上述柔順手腕相似。 圖2.45所示是采用板彈簧作為柔性元件組成的柔順手腕, 在基座上通過板彈簧1、2聯(lián)接框架, 框架另兩個(gè)側(cè)面上通過板彈簧3、4聯(lián)接平板和軸,裝配時(shí)通過4塊板彈簧的變形實(shí)現(xiàn)柔

35、順性裝配。圖2.46所示是采用數(shù)根鋼絲彈簧并聯(lián)組成的柔順手腕。 圖 2.42 移動(dòng)擺動(dòng)柔順手腕 圖 2.43 柔順手腕動(dòng)作過程 圖 2.44 柔順手腕 圖 2.45 板彈簧柔順手腕 圖 2.46 鋼絲彈簧柔順手腕 2.3 機(jī)機(jī) 器器 人人 手手 臂臂 手臂是機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)中重要的部件, 它的作用是將被抓取的工件運(yùn)送到給定的位置上。因而,一般機(jī)器人手臂有3個(gè)自由度, 即手臂的伸縮、 左右回轉(zhuǎn)和升降(或俯仰)運(yùn)動(dòng)。手臂回轉(zhuǎn)和升降運(yùn)動(dòng)是通過機(jī)座的立柱實(shí)現(xiàn)的, 立柱的橫向移動(dòng)即為手臂的橫移。手臂的各種運(yùn)動(dòng)通常由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn), 因此,它不僅僅承受被抓取工件的重量,而且承受末端執(zhí)行器、手腕

36、和手臂自身的重量。 手臂的結(jié)構(gòu)、 工作范圍、 靈活性、抓重大小(即臂力)和定位精度都直接影響機(jī)器人的工作性能。 按手臂的結(jié)構(gòu)形式區(qū)分, 手臂有單臂式、 雙臂式及懸掛式, 如圖2.47所示。 圖 2.47 手臂的結(jié)構(gòu)形式(a)、 (b) 單臂式; (c) 雙臂式； (d) 懸掛式 1. 1. 手臂的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)手臂的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)器人手臂的伸縮、升降及橫向(或縱向)移動(dòng)均屬于直線運(yùn)動(dòng), 而實(shí)現(xiàn)手臂往復(fù)直線活塞和連桿機(jī)構(gòu)等運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)形式較多,常用的有活塞油(氣)缸,活塞缸和齒輪齒條機(jī)構(gòu), 絲杠螺母機(jī)構(gòu)等。 直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)可采用液壓或氣壓驅(qū)動(dòng)的活塞油(氣)缸。 由于活塞油 (氣)缸的體積小,重量輕,

37、因而在機(jī)器人手臂結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較多。 圖2.48所示為雙導(dǎo)向桿手臂的伸縮結(jié)構(gòu)。手臂和手腕是通過連接板安裝在升降油缸的上端, 當(dāng)雙作用油缸1的兩腔分別通入壓力油時(shí), 則推動(dòng)活塞桿2(即手臂)做往復(fù)直線移動(dòng)。 導(dǎo)向桿3在導(dǎo)向套4內(nèi)移動(dòng),以防手臂伸縮時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)(并兼作手腕回轉(zhuǎn)缸6及手部7的夾緊油缸用的輸油管道)。由于手臂的伸縮油缸安裝在兩根導(dǎo)向桿之間,由導(dǎo)向桿承受彎曲作用, 活塞桿只受拉壓作用, 故受力簡(jiǎn)單,傳動(dòng)平穩(wěn),外形整齊美觀, 結(jié)構(gòu)緊湊。 圖 2.48 雙導(dǎo)向桿手臂的伸縮結(jié)構(gòu) 2. 2. 手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手臂回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)形式是多種多樣的,常用的有葉片式回轉(zhuǎn)缸、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

38、、鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和連桿機(jī)構(gòu)。下面以齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中活塞缸和齒輪齒條機(jī)構(gòu)為例說明手臂的回轉(zhuǎn)。 齒輪齒條機(jī)構(gòu)是通過齒條的往復(fù)移動(dòng),帶動(dòng)與手臂聯(lián)接的齒輪作往復(fù)回轉(zhuǎn), 即可實(shí)現(xiàn)手臂的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。帶動(dòng)齒條往復(fù)移動(dòng)的活塞缸可以由壓力油或壓縮氣體驅(qū)動(dòng)。圖2.49所示為手臂作升降和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。圖 2.49 手臂升降和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)圖2.50所示為采用活塞缸和連桿機(jī)構(gòu)的一種雙臂機(jī)器人手臂的結(jié)構(gòu)圖, 手臂的上下擺動(dòng)由鉸接活塞油缸和連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。 當(dāng)鉸接活塞油缸1的兩腔通壓力油時(shí), 通過連桿2帶動(dòng)曲桿3(即手臂)繞軸心O做90的上下擺動(dòng)(如雙點(diǎn)劃線所示位置)。 手臂下擺到水平位置時(shí), 其水平和側(cè)向的定位由支承架4上

39、的定位螺釘6和5來調(diào)節(jié)。此手臂結(jié)構(gòu)具有傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、湊緊和輕巧等特點(diǎn)。 圖 2.50 雙臂機(jī)器人的手臂結(jié)構(gòu) 3. 3. 手臂俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)手臂俯仰運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)器人手臂的俯仰運(yùn)動(dòng)一般采用活塞油(氣)缸與連桿機(jī)構(gòu)聯(lián)用來實(shí)現(xiàn)。手臂的俯仰運(yùn)動(dòng)用的活塞缸位于手臂的下方, 其活塞桿和手臂用鉸鏈連接, 缸體采用尾部耳環(huán)或中部銷軸等方式與立柱聯(lián)接, 如圖2.51、圖2.52所示。此外,還有采用無桿活塞缸驅(qū)動(dòng)齒輪齒條或四連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)手臂的俯仰運(yùn)動(dòng)。 圖 2.51 手臂俯仰驅(qū)動(dòng)缸安置示意圖 圖 2.52 鉸接活塞缸實(shí)現(xiàn)手臂俯仰運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖 4. 手臂復(fù)合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)手臂復(fù)合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 1) 手臂的復(fù)合運(yùn)動(dòng)圖2.53(a)

40、所示為曲線凹槽機(jī)構(gòu)手臂結(jié)構(gòu)。 當(dāng)活塞油缸1通入壓力油時(shí), 推動(dòng)銑有N型凹槽的活塞桿2右移, 由于銷軸6固定在前蓋3上, 因此, 滾套7在活塞桿的N形凹槽內(nèi)滾動(dòng), 迫使活塞桿2既做移動(dòng)又做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng), 以實(shí)現(xiàn)手臂4的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。活塞桿2上的凹槽展開圖見圖2.53(b)所示。其中, L1直線段為機(jī)器人取料過程; L曲線段為機(jī)器人送料回轉(zhuǎn)過程;L2直線段為機(jī)器人向卡盤內(nèi)送料過程。當(dāng)機(jī)床扣盤夾緊工件后立即發(fā)出信號(hào),使活塞桿反向運(yùn)動(dòng),退至原位等待上料, 從而完成自動(dòng)上料。 圖2.53用曲線凹槽機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)手臂復(fù)合運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)圖 2.54 用行星機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)手臂和手腕同時(shí)回轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)手臂和手腕的結(jié)構(gòu)圖; (b) 手臂的結(jié)

41、構(gòu)圖; (c) 手臂運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖； (d) 手臂向量圖 2.4 機(jī)機(jī) 器器 人人 機(jī)機(jī) 座座2.4.1 2.4.1 固定式機(jī)器人固定式機(jī)器人固定式機(jī)器人的機(jī)座直接聯(lián)接在地面基礎(chǔ)上,也可固定在機(jī)身上。如圖2.55所示的美國(guó)PUMA-262型垂直多關(guān)節(jié)型機(jī)器人, 其基座與立柱結(jié)構(gòu)如圖2.56所示, 主要包括立柱回轉(zhuǎn)(第一關(guān)節(jié))的二級(jí)齒輪減速傳動(dòng), 減速箱體即為基座。 圖 2.55 PUMA-262型機(jī)器人 傳動(dòng)路線為:電動(dòng)機(jī)11輸出軸上裝有電磁制動(dòng)閘16, 然后聯(lián)接軸齒輪18, 軸齒輪與雙聯(lián)齒輪20嚙合, 雙聯(lián)齒輪的另一端與大齒輪4嚙合,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),通過二級(jí)齒輪傳動(dòng)使主軸6回轉(zhuǎn)。 基座2是一個(gè)整體鋁

42、鑄件, 電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)接板12與基座固定, 軸齒輪通過軸承和固定套17與基座相連, 雙聯(lián)齒輪安裝在中間軸19上, 中間軸通過2個(gè)軸承安裝在基座上。主軸是個(gè)空心軸, 通過2個(gè)軸承、立柱7和壓環(huán)5與基座固定。立柱是1個(gè)薄壁鋁管, 主軸上方安裝大臂部件,基座上還裝有小臂零位定位用的支架9, 2個(gè)控制末端操作器手爪動(dòng)作的空氣閥門15和氣管接頭14等。 圖 2.56 基座與立柱結(jié)構(gòu)圖 2.4.2 移動(dòng)式機(jī)器人移動(dòng)式機(jī)器人 1. 1. 輪車機(jī)器人輪車機(jī)器人二輪車的速度、 傾斜度等物理精度不高, 而若將其進(jìn)行機(jī)器人化, 則引進(jìn)簡(jiǎn)單、便宜、可靠性高的傳感器也很難。 此外,二輪車制動(dòng)及低速行走時(shí)極不穩(wěn)定, 目前正

43、在進(jìn)行穩(wěn)定化試驗(yàn)。圖2.57所示為利用陀螺儀的二輪車。人們?cè)隈{駛兩輪車時(shí), 依靠手的操作和體重的移動(dòng)力求穩(wěn)定行走,這種陀螺二輪車, 把與車體傾斜成比例的力矩作用在軸系上,利用陀螺效果使車體穩(wěn)定。 圖 2.57 利用陀螺儀的二輪車 2. 2. 由三組輪子組成的輪系由三組輪子組成的輪系三輪移動(dòng)機(jī)構(gòu)是車輪型機(jī)器人的基本移動(dòng)機(jī)構(gòu)。目前, 作為移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)的三輪機(jī)構(gòu)的原理如圖2.58所示。 圖 2.58 三輪車型移動(dòng)機(jī)器人機(jī)構(gòu) 圖2.59所示的三組輪是由美國(guó)Unimationstanford 行走機(jī)器人課題研究小組設(shè)計(jì)研制的。 它采用了三組輪子, 呈等邊三角形分布在機(jī)器人的下部。 圖 2.59 三

44、組輪 在該輪系中,每組輪子由若干個(gè)滾輪組成。這些輪子能夠在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的帶動(dòng)下自由地轉(zhuǎn)動(dòng),使機(jī)器人移動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)既可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)所有三組輪子,也可以分別驅(qū)動(dòng)其中兩組輪子,這樣,機(jī)器人就能夠在任何方向上移動(dòng)。 該機(jī)器人行走部分設(shè)計(jì)得非常靈活, 它不但可以在工廠地面上運(yùn)動(dòng),而且能夠沿小路行駛。存在的問題是,機(jī)器人的穩(wěn)定性不夠,容易傾倒, 而且運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性隨著負(fù)載輪子的相對(duì)位置不同而變化。 另外， 在輪子與地面的接觸點(diǎn)從一個(gè)滾輪移到另一個(gè)滾輪上的時(shí)候, 還會(huì)出現(xiàn)顛簸。 為了改進(jìn)該機(jī)器人的穩(wěn)定性, Unimationstanford研究小組重新設(shè)計(jì)了一種三輪機(jī)器人。改進(jìn)后的特點(diǎn)是使用長(zhǎng)度不同的兩種滾輪

45、： 長(zhǎng)滾輪呈錐形, 固定在短滾輪的凹槽里。這樣可大大減小滾輪之間的間隙, 減小了輪子的厚度, 提高了機(jī)器人的穩(wěn)定性。 此外, 滾輪上還附加了軟橡皮, 具有足夠的變形能力, 可使?jié)L輪的接觸點(diǎn)在相互替換時(shí)不發(fā)生顛簸。 3. 3. 四輪機(jī)器人四輪機(jī)器人四輪車的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)基本上與三輪車相同。 圖2.60(a)所示為兩輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng), 前后帶有輔助輪的方式。 與圖2.58(a)相比, 當(dāng)旋轉(zhuǎn)半徑為0時(shí), 由于能繞車體中心旋轉(zhuǎn), 因此有利于在狹窄場(chǎng)所改變方向。 圖2.60(b)是所謂汽車方式, 適合于高速行走, 但用于低速的運(yùn)輸搬運(yùn)時(shí), 費(fèi)用不合算, 所以小型機(jī)器人不大采用。 圖 2.60 四輪車的驅(qū)動(dòng)機(jī)

46、構(gòu)和運(yùn)動(dòng) 圖 2.61 火星探測(cè)用小漫游車 圖2.62所示為四輪防爆機(jī)器人, 該輪系由于采用了四組輪子, 運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性有很大提高。但是,要保證四組輪子同時(shí)和地面接觸, 必須使用特殊的輪系懸掛系統(tǒng)。它需要四個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī), 控制系統(tǒng)也比較復(fù)雜, 造價(jià)也較高。 圖 2.62 四輪防爆機(jī)器人 4. 4. 三角輪系統(tǒng)三角輪系統(tǒng)圖2.63所示為三角輪系的機(jī)構(gòu)圖。這是日本東京大學(xué)研制的一種機(jī)器人輪系, 它所裝備的機(jī)器人用于核電廠的自動(dòng)檢測(cè)和維修。該機(jī)器人除了采用三角輪系外, 還具有一個(gè)傳感器系統(tǒng)和一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。該輪系使機(jī)器人不但能在地面上運(yùn)動(dòng), 而且還能夠爬樓梯。 圖 2.63 三角輪系的機(jī)構(gòu)圖 5. 5

47、. 全方位移動(dòng)機(jī)器人全方位移動(dòng)機(jī)器人過去的車輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)基本上是2自由度的, 因此不可能簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)任意的定位和定向。 機(jī)器人的定位, 用四輪構(gòu)成的車可通過控制各輪的轉(zhuǎn)向角來實(shí)現(xiàn)。自由度多、能簡(jiǎn)單設(shè)定機(jī)器人所需位置及方向的移動(dòng)車稱為全方位移動(dòng)車。圖2.64是表示全方位移動(dòng)車移動(dòng)方式的各車輪的轉(zhuǎn)向角。 圖 2.64 全方位移動(dòng)車的移動(dòng)方式(a) 全方位方式； (b) 轉(zhuǎn)彎方式; (c) 旋轉(zhuǎn)方式; (d) 制動(dòng)方式 6. 6. 兩足步行式機(jī)器人兩足步行式機(jī)器人車輪式行走機(jī)構(gòu)只有在平坦堅(jiān)硬的地面上行駛才有理想的運(yùn)動(dòng)特性。如果地面凸凹程度和車輪直徑相當(dāng), 或地面很軟, 則它的運(yùn)動(dòng)阻力將大增。 足式步行

48、機(jī)構(gòu)有很大的適應(yīng)性, 尤其在有障礙物的通道(如管道、 臺(tái)階或樓梯)上或很難接近的工作場(chǎng)地更有優(yōu)越性。 足式步行機(jī)構(gòu)有兩足、 三足、 四足、 六足、 八足等形式, 其中兩足步行機(jī)器人具有最好的適應(yīng)性, 也最接近人類, 故也稱之為類人雙足行走機(jī)器人。 類人雙足行走機(jī)構(gòu)是多自由度的控制系統(tǒng), 是現(xiàn)代控制理論很好的應(yīng)用對(duì)象。 這種機(jī)構(gòu)除結(jié)構(gòu)復(fù)雜外, 在靜/動(dòng)狀態(tài)下的行走性能、穩(wěn)定性和高速運(yùn)動(dòng)等都不是很理想。 如圖2.65所示, 兩足步行機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)是一空間連桿機(jī)構(gòu)。 在行走過程中, 行走機(jī)構(gòu)始終滿足靜力學(xué)的靜平衡條件, 也就是機(jī)器人的重心始終落在支持地面的一腳上。 圖 2.65 兩足步行式行走機(jī)構(gòu)原

49、理圖 兩足步行機(jī)器人的動(dòng)步行有效地利用了慣性力和重力。 人的步行就是動(dòng)步行, 動(dòng)步行的典型例子是踩高蹺。 高蹺與地面只是單點(diǎn)接觸, 兩根高蹺不動(dòng)時(shí)在地面站穩(wěn)是非常困難的, 要想原地停留,必須不斷踏步,不能總是保持步行中的某種瞬間姿態(tài)。 圖2.66所示為北京漢庫科技公司研制的雙足機(jī)器人。該機(jī)器人全部采用國(guó)產(chǎn)元件, 驅(qū)動(dòng)部分采用23個(gè)直流伺服電機(jī), 行走平穩(wěn),能直立,前進(jìn),后退,單腿站立, 原地旋轉(zhuǎn),跳舞, 打太極拳等。其中，二足共有10個(gè)自由度， 由腰部、 大腿、 小腿和腳掌組成，髖部有前向和側(cè)向關(guān)節(jié)各一對(duì)，膝部有前向關(guān)節(jié)一對(duì)，踝部有前向關(guān)節(jié)和側(cè)向關(guān)節(jié)各一對(duì)。前向關(guān)節(jié)用來實(shí)現(xiàn)重心在前進(jìn)方向上的運(yùn)

50、動(dòng)。側(cè)向關(guān)節(jié)用來實(shí)現(xiàn)重心的側(cè)向運(yùn)動(dòng)。 KAMRO機(jī)器人是Karlsrube大學(xué)開發(fā)的自治式行走機(jī)器人, 如圖2.67所示。該機(jī)器人用在柔性制造單元中進(jìn)行工件搬運(yùn)和裝配作業(yè)。 KAMRO機(jī)器人從材料儲(chǔ)存系統(tǒng)中挑選所需的零件并把它搬運(yùn)到裝配站, 零件準(zhǔn)備好以后, 機(jī)器人的兩個(gè)手臂在傳感器系統(tǒng)監(jiān)控下把零件裝配成成品件。手部具有裝配工作不可少的力和力矩傳感器,以便測(cè)量裝配過程中零件之間的碰撞和力; 由視覺系統(tǒng)監(jiān)視裝配過程, 即超聲波傳感器探測(cè)可能存在的障礙物, 并避開障礙物尋找安全路徑。 圖 2.66 漢庫科技公司的雙足機(jī)器人 圖 2.67 KAMRO機(jī)器人 7. 7. 履帶行走機(jī)器人履帶行走機(jī)器人履

51、帶式機(jī)構(gòu)的最大特征是將圓環(huán)狀的無限軌道帶卷繞在多個(gè)車輪上, 使車輪不直接與路面接觸。 利用履帶可以緩沖路面狀態(tài), 因此可以在各種路面條件下行走。 機(jī)器人采用履帶方式有以下一些優(yōu)點(diǎn): (1) 能登上較高的臺(tái)階; (2) 由于履帶的突起, 路面保持力強(qiáng), 因此適合在荒地上移動(dòng); (3) 能夠原地旋轉(zhuǎn); (4) 重心低, 穩(wěn)定。 圖 2.68 履帶機(jī)器人 通過進(jìn)一步采用適應(yīng)地形的履帶, 可產(chǎn)生更有效地利用履帶特性的方法。 圖2.69是適應(yīng)地形的履帶的例子。 圖 2.69 適應(yīng)地形的履帶 2.5 工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng) 2.5.1 2.5.1 直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)器人采用的

52、直線驅(qū)動(dòng)方式包括直角坐標(biāo)結(jié)構(gòu)的X、Y、Z向驅(qū)動(dòng),圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)的徑向驅(qū)動(dòng)和垂直升降驅(qū)動(dòng), 以及極坐標(biāo)結(jié)構(gòu)的徑向伸縮驅(qū)動(dòng)。直線運(yùn)動(dòng)可以直接由氣缸或液壓缸和活塞產(chǎn)生, 也可以采用齒輪齒條、絲杠、螺母等傳動(dòng)元件把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)。 1. 1. 齒輪齒條裝置齒輪齒條裝置通常,齒條是固定不動(dòng)的，當(dāng)齒輪傳動(dòng)時(shí), 齒輪軸連同拖板沿齒條方向做直線運(yùn)動(dòng), 這樣, 齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)就轉(zhuǎn)換成為拖板的直線運(yùn)動(dòng), 如圖2.70所示。拖板是由導(dǎo)桿或?qū)к壷С械摹?該裝置的回差較大。 圖 2.70 齒輪齒條裝置 2. 2. 普通絲杠普通絲杠普通絲杠驅(qū)動(dòng)是由一個(gè)旋轉(zhuǎn)的精密絲杠驅(qū)動(dòng)一個(gè)螺母沿絲杠軸向移動(dòng)。 由于普通絲杠的摩擦力

53、較大, 效率低, 慣性大, 在低速時(shí)容易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象, 而且精度低, 回差大, 因此在機(jī)器人上很少采用。 3. 3. 滾珠絲杠滾珠絲杠在機(jī)器人上經(jīng)常采用滾珠絲杠, 這是因?yàn)闈L珠絲杠的摩擦力很小且運(yùn)動(dòng)響應(yīng)速度快。由于滾珠絲杠在絲杠螺母的螺旋槽里放置了許多滾珠,傳動(dòng)過程中所受的摩擦力是滾動(dòng)摩擦, 可極大地減小摩擦力,因此傳動(dòng)效率高,消除了低速運(yùn)動(dòng)時(shí)的爬行現(xiàn)象。在裝配時(shí)施加一定的預(yù)緊力,可消除回差。 如圖2.71所示, 滾珠絲杠里的滾珠從鋼套管中出來, 進(jìn)入經(jīng)過研磨的導(dǎo)槽, 轉(zhuǎn)動(dòng)23圈以后, 返回鋼套管。 滾珠絲杠的傳動(dòng)效率可以達(dá)到90%, 所以只需要使用極小的驅(qū)動(dòng)力, 并采用較小的驅(qū)動(dòng)連接件就能夠

54、傳遞運(yùn)動(dòng)。 圖 2.71 滾球絲杠副 4. 4. 液壓驅(qū)動(dòng)液壓驅(qū)動(dòng)液壓驅(qū)動(dòng)是由高精度的缸體和活塞一起完成的?；钊透左w采用滑動(dòng)配合, 壓力油從液壓缸的一端進(jìn)入, 把活塞推向液壓缸的另一端, 調(diào)節(jié)液壓缸內(nèi)部活塞兩端的液體壓力和進(jìn)入液壓缸的油量即可控制活塞的運(yùn)動(dòng)。 機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動(dòng), 有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn): (1) 液壓容易達(dá)到較高的單位面積壓力(常用油壓為2.56.3 MPa), 體積較小, 可以獲得較大的推力或轉(zhuǎn)矩。 (2) 液壓系統(tǒng)介質(zhì)的可壓縮性小, 工作平穩(wěn)可靠, 并可得到較高的位置精度。 (3) 液壓傳動(dòng)中, 力、 速度和方向比較容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。 (4) 液壓系統(tǒng)采用油液作介質(zhì),

55、具有防銹性和自潤(rùn)滑性能, 可以提高機(jī)械效率, 使用壽命長(zhǎng)。 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的不足之處是: (1) 油液的粘度隨溫度變化而變化, 這將影響工作性能。 高溫容易引起燃燒、 爆炸等危險(xiǎn)。 (2) 液體的泄漏難于克服, 要求液壓元件有較高的精度和質(zhì)量, 故造價(jià)較高。 (3) 需要相應(yīng)的供油系統(tǒng), 尤其是電液伺服系統(tǒng)要求嚴(yán)格的濾油裝置, 否則會(huì)引起故障。 5. 5. 氣壓驅(qū)動(dòng)氣壓驅(qū)動(dòng)圖2.72為一氣動(dòng)機(jī)械手。該機(jī)械手采用氣動(dòng)方式驅(qū)動(dòng), 有三個(gè)自由度, 分別為轉(zhuǎn)動(dòng)(由擺動(dòng)氣缸實(shí)現(xiàn))、X軸移動(dòng)(由X軸直線氣缸實(shí)現(xiàn))和Z軸升降(由Z軸氣缸實(shí)現(xiàn))。末端操作器為小型氣流負(fù)壓式吸盤。 圖 2.72 氣動(dòng)機(jī)械手與液壓驅(qū)

56、動(dòng)相比, 氣壓驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)是: (1) 壓縮空氣粘度小, 容易達(dá)到高速(1 ms)。 (2) 利用工廠集中的空氣壓縮機(jī)站供氣, 不必添加動(dòng)力設(shè)備。 (3) 空氣介質(zhì)對(duì)環(huán)境無污染, 使用安全, 可直接應(yīng)用于高溫作業(yè)。 (4) 氣動(dòng)元件工作壓力低, 故制造要求也比液壓元件低。 氣壓驅(qū)動(dòng)的不足之處是: (1) 壓縮空氣常用壓力為0.40.6 MPa, 若要獲得較大的壓力, 其結(jié)構(gòu)就要相對(duì)增大。 (2) 空氣壓縮性大, 工作平穩(wěn)性差, 速度控制困難, 要達(dá)到準(zhǔn)確的位置控制很困難。 (3) 壓縮空氣的除水問題是一個(gè)很重要的問題, 處理不當(dāng)會(huì)使鋼類零件生銹, 導(dǎo)致機(jī)器人失靈。 此外, 排氣還會(huì)造成噪聲污染。

57、 2.5.2 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 1. 1. 齒輪鏈齒輪鏈齒輪鏈?zhǔn)怯蓛蓚€(gè)或兩個(gè)以上的齒輪組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。它不但可以傳遞運(yùn)動(dòng)角位移和角速度, 而且可以傳遞力和力矩。 現(xiàn)以具有兩個(gè)齒輪的齒輪鏈為例, 說明其傳動(dòng)轉(zhuǎn)換關(guān)系。其中一個(gè)齒輪裝在輸入軸上, 另一個(gè)齒輪裝在輸出軸上, 如圖2.73所示。 圖 2.73 齒輪鏈機(jī)構(gòu)使用齒輪鏈機(jī)構(gòu)應(yīng)注意兩個(gè)問題。一是齒輪鏈的引入會(huì)改變系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量, 從而使驅(qū)動(dòng)電機(jī)的響應(yīng)時(shí)間減小, 這樣伺服系統(tǒng)就更加容易控制。輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)換到驅(qū)動(dòng)電機(jī)上, 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的下降與輸入輸出齒輪齒數(shù)的平方成正比。 二是在引入齒輪鏈的同時(shí), 由于齒輪間隙誤差, 將會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人

58、手臂的定位誤差增加; 而且, 假如不采取一些補(bǔ)救措施, 齒隙誤差還會(huì)引起伺服系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。 2. 2. 同步皮帶同步皮帶同步皮帶類似于工廠的風(fēng)扇皮帶和其他傳動(dòng)皮帶, 所不同的是這種皮帶上具有許多型齒, 它們和同樣具有型齒的同步皮帶輪齒相嚙合。 工作時(shí), 它們相當(dāng)于柔軟的齒輪, 具有柔性好, 價(jià)格便宜兩大優(yōu)點(diǎn)。另外, 同步皮帶還被用于輸入軸和輸出軸方向不一致的情況。這時(shí), 只要同步皮帶足夠長(zhǎng),使皮帶的扭角誤差不太大, 則同步皮帶仍能夠正常工作。在伺服系統(tǒng)中, 如果輸出軸的位置采用碼盤測(cè)量, 則輸入傳動(dòng)的同步皮帶可以放在伺服環(huán)外面, 這對(duì)系統(tǒng)的定位精度和重復(fù)性不會(huì)有影響, 重復(fù)精度可以達(dá)到1 m

59、m以內(nèi)。 此外, 同步皮帶比齒輪鏈價(jià)格低得多, 加工也容易得多。 有時(shí), 齒輪鏈和同步皮帶結(jié)合起來使用更為方便。 3. 3. 諧波齒輪諧波齒輪雖然諧波齒輪已問世多年, 但直到最近人們才開始廣泛地使用它。目前, 機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)有6070都使用諧波齒輪。諧波齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由剛性齒輪、 諧波發(fā)生器和柔性齒輪三個(gè)主要零件組成, 見圖2.74。 工作時(shí), 剛性齒輪固定安裝,各齒均布于圓周, 具有外齒形的柔性齒輪沿剛性齒輪的內(nèi)齒轉(zhuǎn)動(dòng)。 柔性齒輪比剛性齒輪少兩個(gè)齒, 所以柔性齒輪沿剛性齒輪每轉(zhuǎn)一圈就反方向轉(zhuǎn)過兩個(gè)齒的相應(yīng)轉(zhuǎn)角。 諧波發(fā)生器具有橢圓形輪廓, 裝在諧波發(fā)生器上的滾珠用于支承柔性齒輪,諧波發(fā)生器驅(qū)

60、動(dòng)柔性齒輪旋轉(zhuǎn)并使之發(fā)生塑性變形。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),柔性齒輪的橢圓形端部只有少數(shù)齒與剛性齒輪嚙合,只有這樣,柔性齒輪才能相對(duì)于剛性齒輪自由地轉(zhuǎn)過一定的角度。 假設(shè)剛性齒輪有100個(gè)齒, 柔性齒輪比它少2個(gè)齒, 則當(dāng)諧波發(fā)生器轉(zhuǎn)50圈時(shí), 柔性齒輪轉(zhuǎn)1圈, 這樣只占用很小的空間就可得到150的減速比。 由于同時(shí)嚙合的齒數(shù)較多, 因此諧波發(fā)生器的力矩傳遞能力很強(qiáng)。 在3個(gè)零件中, 盡管任何2個(gè)都可以選為輸入元件和輸出元件, 但通?？偸前阎C波發(fā)生器裝在輸入軸上, 把柔性齒輪裝在輸出軸上, 以獲得較大的齒輪減速比。 由于自然形成的預(yù)加載諧波發(fā)生器嚙合齒數(shù)較多以及齒的嚙合比較平穩(wěn), 諧波齒輪傳動(dòng)的齒隙幾乎為零,