工业机器人结构设计原理简介

本文通过图文结合的方式，详细介绍了工业机器人结构、驱动及技术指标各项内容。常用运动学构形：

1、笛卡尔操作臂

优点：很容易通过计算机控制实现，容易达到高精度。缺点：妨碍工作, 且占地面积大, 运动速度低, 密封性不好。

①焊接、搬运、上下料、包装、码垛、拆垛、检测、探伤、分类、装配、贴标、喷码、打码、（软仿型）喷涂、目标跟随、排爆等一系列工作。

②特别适用于多品种，便批量的柔性化作业，对于稳定，提高产品质量，提高劳动生产率，改善劳动条件和产品的快速更新换代有着十分重要的作用。

2、铰链型操作臂（关节型）

关节机器人的关节全都是旋转的， 类似于人的手臂,工业机器人中最常见的结构。它的工作范围较为复杂。

①汽车零配件、模具、钣金件、塑料制品、运动器材、玻璃制品、陶瓷、航空等的快速检测及产品开发。

车身装配、通用机械装配等制造质量控制等的三坐标测量及误差检测。

③古董、艺术品、雕塑、卡通人物造型、人像制品等的快速原型制作。

④汽车整车现场测量和检测。

⑤人体形状测量、骨骼等医疗器材制作、人体外形制作、医学整容等。

3、SCARA操作臂

SCARA机器人常用于装配作业, 最显著的特点是它们在x-y平面上的运动具有较大的柔性, 而沿z轴具有很强的刚性, 所以, 它具有选择性的柔性。这种机器人在装配作业中获得了较好的应用。

①大量用于装配印刷电路板和电子零部件

②搬动和取放物件，如集成电路板等

③广泛应用于塑料工业、汽车工业、电子产品工业、药品工业和食品工业等领域.

④搬取零件和装配工作。

4、球面坐标型操作臂

特点：中心支架附近的工作范围大,两个转动驱动装置容易密封,覆盖工作空间较大。但该坐标复杂, 难于控制,且直线驱动装置存在密封的问题。

5、圆柱面坐标型操作臂

优点：且计算简单;直线部分可采用液压驱动,可输出较大的动力; 能够伸入型腔式机器内部。缺点：它的手臂可以到达的空间受到限制, 不能到达近立柱或近地面的空间;直线驱动部分难以密封、防尘; 后臂工作时, 手臂后端会碰到工作范围内的其它物体。

6、冗余机构

通常空间定位需要6个自由度，利用附加的关节可以帮助机构避开奇异位形。下图为7自由度操作臂位形

7、闭环结构

闭环结构可以提高机构刚度，但会减小关节运动范围，工作空间有一定减小。

①运动模拟器；

②并联机床；

③微操作机器人；

④力传感器；

⑤生物医学工程中的细胞操作机器人、可实现细胞的注射和分割；

⑥微外科手术机器人；

⑦大型射电天文望远镜的姿态调整装置；

⑧混联装备等，如SMT公司的Tricept混联机械手模块是基于并联机构单元的模块化设计的成功典范。

工业机器人的几种常用结构形式（图）

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