机器人腕部结构

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1、1、定义:腕部是臂部和手部的连接件，起支承手部和改变手部姿态的作用。2、手腕的自由度：■为了使手部能处于空间任意方向，要求腕部能实现对空间三个坐标轴X、Y、Z的旋转运动。这便是腕部运动的三个自由度，分别称为翻转R(Roll)、俯仰P(Pitch)和偏转Y(Yaw)。■并不是所有的手腕都必须具备三个自巾度，而是根裾实际使用的工作性能要求来确定。手腕的仰俯手腕的回转3、手腕的设计要求■结构紧凑、重量轻；■动作灵活、平稳，定位精度高；■强度、刚度高；■与忾部及手部的连接部位的合理连接结构，传感器和驱动装置的合理布局及安装等。4、手腕的分类(1)二自由度手腕：可以由一个R关节和一个B关节联合构成

2、BR关节实现，或由两个B关节组成BB关节实现，但不能由两个RR关节构成二自由度手腕，因为两个R关节的功能是重复的，实际上只起到单自由度的作用。BR手腕BB手腕翻转(c)RR手腕(属于单自由度)(1)三自由度手腕：有R关节和B关节的组合构成的三0由度手腕可以有多种型式，实现翻转、俯仰和偏转功能。(a)(b)BBR手腕BRR手腕5.按手腕的驱动方式分：■直接驱动手腕：■驱动源直接装在手腕上。这种直接驱动手腕的关键是能否设计和加工出尺寸小、重W轻而驱动扭矩大、驱动性能好的驱动电机或液压马达。■远距离传动手腕：■有吋为了保证具有足够大的驱动力，驱动装置又不能做得足够小，同吋也为了减轻手腕的重量，

3、采川远距离的驱动方式，可以实现三个自由度的运动。22CT-I液压直接驱动BBR手腕图例远距离传动手腕图例6、典型结构(1)摆动液压缸(又称回转液压缸)：■结构：■巾缸体、隔板、叶片、花键套等主要部件构成。其屮叶片7固定在转子上，用花键将转子与驱动轴连接，用螺栓2将隔板与缸体连接。■工作原理：■在密封的缸体内，隔板与活动叶片之间围成两个油腔，相当油缸中的无杆腔和有杆肸。液压力作用在活动叶片的端而上，对传动轴屮心产生力矩使被驱动轴转动。摆动缸转角在270°左右。78进出油门B—B(2)单自由度回转运动手腕：■结构特点：■机器人手部的张合是由汽缸驱动的，而手腕的回转运动则由回转液压缸实现。■工

4、作原理：■将夹紧汽缸的外壳与摆动油缸的动片连接在一起，当摆动液压缸中不同的油腔中进油吋，即可实现手腕不同方向的摆动。1一回转缸；2—定片；3—腕回转轴；4一动片；5—手部(1)双回转油缸驱动手腕：■结构特点：■采用双回转油缸驱动，一个带动手腕作俯仰运动，另一个油缸带动手腕作回转运动。■v-v视阁表示的回转缸屮动片带动回转汕缸的刚体，定片与固定屮心轴联结实现俯仰运动；L-L视图表示M转缸屮动片与问转屮心轴联結，定片与汕缸缸体联结实现回转运动。卜手部—中心轴；3—固定中心轴；4一定片；5—摆动回转缸；6—动片；7—回转轴；8—回转缸(1)轮系驱动的二自由度BR手腕：■结构特点：■由轮系驱动可

5、实现手腕回转和俯仰运动，其中手腕的回转运动由传动轴S传递，手腕的俯仰运动由传动轴B传递。■回转运动：轴S旋转一锥齿轮副Zl、Z2—锥齿轮副Z3、Z4—手腕与锥齿轮Z4为一体一手腕实现绕C轴的旋转运动■俯仰运动：轴B旋转一锥齿轮副Z5、Z6-*轴A旋转一手腕壳体7与轴A固联手腕实现绕A轴的俯仰运动■附加回转运动：轴S不转而B轴冋转一锥齿轮Z3不转一锥齿轮Z3、Z4相啮合一迫使Z4绕C轴线有一个附加的自转，即为附加回转运动。■附加回转运动在实际使川时应予以考虑。必要时应加以利川或补偿。(5)轮系驱动的三自由度手腕：■结构特点：■该机构为由齿轮、链轮传动实现的偏转、俯仰和冋转三个自由度运动的手

6、腕结构。■回转运动：■轴S旋转-*齿轮副Z10/Z23、Z23/Z11—锥齿轮副Z12、Z13—锥齿轮副Z14、Z15—手腕与锥齿轮Z15为一体一手腕实现旋转运动■俯仰运动：■轴B旋转-*齿轮副Z24/Z21,Z21/Z22-*齿轮副Z20、Z16-*齿轮副Z16、Z17—齿轮副Z17、Z18—轴19旋转一手腕壳体与轴19固联一实现手腕的俯仰运动■偏转运动：■油缸1中的活塞左右移动一带动链轮2旋转一锥齿轮副Z3/Z4-*带动花键轴5、6旋转-*花键轴6与行星架9连在-•起-*带动行星架及手腕作偏转运动