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关节型机器人腕部结构设计

摘要：机器人技术一经提出就一直备受关注，在进入21世纪之后，随着全

球顶尖科学技术的不断发展，过去只存在在电影中的机器人技术不断地在现实生

活中得以应用。目前现代化程度较高的国家和地区在工业生产应用上都开始逐渐

普遍使用机器人技术来提高生产效率，因此进一步的研究机器人技术是非常迫切

的。基于这一背景，本文对工业生产机器人中应用较广的关节型机器人的结构设

计做了简单的介绍，其中着重介绍了该机器人的腕部结构设计。

关键词：关节型机器人；腕部结构；设计

引言：机器人通常是指一种设备或者是机器通过一些技术具有了空间自由度，

并且能够完成相对比较多的拟人行为或者能，按照其功能作用的不同会将其划分

成不同种类的机器人，比如工业机器人等。一般来说，机器人的系统基本都是由

操作机、驱动设备、中控装置以及相配对的外部设备这四部分组成。其中操作机

系统又可以细分为末端执行器、手腕、手臂以及机座等，而本文就是针对操作系

统中的腕部结构进行简单的介绍。

1.

机器人发展趋势

机器人技术的发展是一个非常漫长的过程，在实现了诸如计算机技术、电子

信息技术、互联网技术以及自动化技术的快速发展之后，才逐渐取得了一些机器

人技术的突破，大体上在工业机器人以及先进机器人两大类型上取得了一定的成

果。在工业生产、医用、航空、军用等等重要行业已经开始逐渐普及机器人技术

的应用。相信在各国科学家的不断实验研究中，不远的未来对机器人技术的应用

一定会更加多种多样，成为人类最大的助手。

1.

机器人结构方案设计

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1.

机械结构类型确定

经过查阅文献可以知道，较为常见的机器人主要可以分为五种不同机械结构。

分别是圆柱坐标型、直角坐标型、球坐标型、关节型以及平面关节型。本文是主

要介绍第四种，也就是关节型机器人的结构设计，这种类型的机器人一般具有相

对较高的灵活性以及操作精确度，并且占用的空间较少，工作的范围却大，因此，

这种类型的机器人在工业生产中是应用最为广泛的。

关节型机器人，外形是仿照人类的手臂进行设计的，其关节都是属于可回转

类型的关节，一般是由立柱和大小手臂这两部分组成，其肘关节以及肩关节可以

通过灵活的回转进行对大小臂的控制，结构简单、操作灵活，一般在装配工程以

及小零件的插接应用中经常可以见到此类机器人的应用。

1.

工作空间确定

针对关节型机器人的基本结构就可以大致确定该机器人的工作空间。其工作

空间就是指机器人的手腕参考点在机器人工作过程中所能到达的最大活动范围。

是对机器人进行测评的主要技术参数之一。

1.

“手腕”结构的确定

“手腕”这一部件主要作用就是用于支撑以及调整执行器，通过“手腕”的

回转自由度可以灵活的针对执行器的方位进行确定以及改变其姿态。另外现实中

也有一部分专用机器人是没有“手腕”设计的，直接将“手臂”同“执行器”连

接起来；“手臂”是对“手腕”起到一个支撑作用，二者共同配合才能更加灵活

高效的控制末端执行器的方位调整，主要是由机器人的动力关节以及连接杆组成

的。

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“手腕”作为“手臂”以及执行器的衔接部分，一般位于机器人中操作系统

中的最末尾的部分。可以通过“手腕”来实行执行器的三个姿态坐标也就是3个

自由度。

1.

基本参数的确定

初步确定机器人的作业空间范围之后，需要实