一、什么是關(guān)節(jié)機(jī)器人?

　　關(guān)節(jié)機(jī)器人(Robot joints)，也稱關(guān)節(jié)手臂機(jī)器人或關(guān)節(jié)機(jī)械手臂，是當(dāng)今工業(yè)領(lǐng)域中常見的工業(yè)機(jī)器人的形態(tài)之一。適合用于諸多工業(yè)領(lǐng)域的機(jī)械自動(dòng)化作業(yè)，比如，自動(dòng)裝配、噴漆、搬運(yùn)、焊接等工作。

　　常見的六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)，六個(gè)伺服電機(jī)直接通過諧波減速器、同步帶輪等驅(qū)動(dòng)六個(gè)關(guān)節(jié)軸的旋轉(zhuǎn)，注意觀察一、二、三、四軸的結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)一至關(guān)節(jié)四的驅(qū)動(dòng)電機(jī)為空心結(jié)構(gòu)，關(guān)節(jié)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用空心軸結(jié)構(gòu)應(yīng)該不常見，空心軸結(jié)構(gòu)的電機(jī)一般較大。

　　采用空心軸電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是：機(jī)器人各種控制管線可以從電機(jī)中心直接穿過，無論關(guān)節(jié)軸怎么旋轉(zhuǎn)，管線不會(huì)隨著旋轉(zhuǎn)，即使旋轉(zhuǎn)，管線由于布置在旋轉(zhuǎn)軸線上，所以具有小的旋轉(zhuǎn)半徑。此種結(jié)構(gòu)較好的解決了工業(yè)機(jī)器人的管線布局問題。對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來說，管線布局是難點(diǎn)之一，怎樣合理的在狹小的機(jī)械臂空間中布置各種管線(六個(gè)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)線、編碼器線、剎車線、氣管、電磁閥控制線、傳感器線等)，使其不受關(guān)節(jié)軸旋轉(zhuǎn)的影響，是一個(gè)值得深入考慮的問題。

　　二、6軸關(guān)節(jié)機(jī)器人關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)

　　六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人的腕部關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，因?yàn)樵谕蟛客瑫r(shí)集成了三種運(yùn)動(dòng)。小型的六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人的腕部關(guān)節(jié)主要采用諧波減速器。圖4較為詳細(xì)地描述了常見的六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人的腕部結(jié)構(gòu)，其腕部關(guān)節(jié)用到了兩個(gè)諧波減速器，兩個(gè)同步齒型帶傳動(dòng)輸入，中間還用到了一對(duì)錐齒輪副傳動(dòng)。

　　對(duì)于復(fù)雜的整體葉輪等采用六軸聯(lián)動(dòng)機(jī)器人會(huì)更方便?；旌闲土S聯(lián)動(dòng)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式由三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)軸，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸和一個(gè)擺動(dòng)軸組成。其中三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)軸是典型的懸臂型直角坐標(biāo)機(jī)器人，也可以是龍門式三維直角坐標(biāo)機(jī)器人。在上下運(yùn)動(dòng)的Z軸下端帶動(dòng)一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)一個(gè)擺動(dòng)軸，擺動(dòng)軸末端再帶動(dòng)一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸。末端的旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)手爪。由于兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸和一個(gè)擺動(dòng)軸其實(shí)就是關(guān)節(jié)機(jī)器人的末端三個(gè)運(yùn)動(dòng)軸，所以六軸混合機(jī)器人就是三軸直角坐標(biāo)機(jī)器人加上關(guān)節(jié)機(jī)器人的三個(gè)末端運(yùn)動(dòng)軸組合而成。

　　三、6軸關(guān)節(jié)機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)

　　1)結(jié)構(gòu)緊湊，工作范圍大而安裝占地面積小。

　　2)具有很高的可達(dá)性。關(guān)節(jié)坐標(biāo)式機(jī)器人可以使其手部進(jìn)入像汽車車身這樣一個(gè)封閉的空間內(nèi)進(jìn)行作業(yè)，而直角坐標(biāo)式機(jī)器人不能進(jìn)行此類作業(yè)。

　　3)因?yàn)闆]有移動(dòng)關(guān)節(jié)，所以不需要導(dǎo)軌。轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)容易密封，由于軸承件是大量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件，則摩擦小，慣性小，可靠性好。

　　4)所需關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)力矩小，能量消耗較小。

　　5)代替很多不適合人力完成、有害身體健康的復(fù)雜工作。

　　四、6軸關(guān)節(jié)機(jī)器人的缺點(diǎn)

　　1)肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)軸線是平行的，當(dāng)大、小臂舒展成一直線時(shí)，雖能抵達(dá)很遠(yuǎn)的工作點(diǎn)，但機(jī)器人的結(jié)構(gòu)剛度比較低。

　　2)機(jī)器人手部在工作范圍邊界上工作時(shí)有運(yùn)動(dòng)學(xué)上的退化行為。

　　3)價(jià)格高，導(dǎo)致初期投資的成本高。

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