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海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚。——林则徐

[详解]机器人手腕结构图

机器人手腕是连接末端操作器和手臂的部件,它的作用

是调节或改变工件的方位,因而它具有独立的自由度,以使

机器人末端操作器适应复杂的动作要求.工业机器人一般需

要6个自由度才能使手部达到目标位置并处于期望的姿态.

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的转动,即具有翻转、俯仰和偏转三个自

由度,如图2.31所示.通常也把手腕的翻转叫做Roll,用R表

示;把手腕的俯仰叫做Pitch,用P表示;把手腕的偏转叫

Yaw,用Y表示.

图2.31手腕的自由度a绕z轴转动;b绕y轴转动;

c绕x轴转动;d绕x、y、z轴转动

手腕的分类

1.按自由度数目来分手腕按自由度数目来分,可分为单自

由度手腕、2自由度手腕和3自由度手腕.

1单自由度手腕,如图2.32所示.图a是一种翻转Roll

关节,它把手臂纵轴线和手腕关节轴线构成共轴形式.这种R

关节旋转角度大,可达到360°以上.图b、c是一种折曲

Bend关节简称B关节,关节轴线与前后两个连接件的

轴线相垂直.这种B关节因为受到结构上的干涉,旋转角度小,

大大限制了方向角.图d所示为移动关节.

图2.32单自由度手腕aR手腕；bB手腕;cY

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手腕；dT手腕

22自由度手腕,如图2.33所示.2自由度手腕可以由一个R

关节和一个B关节组成BR手腕见图2.33a,也可以由两

个B关节组成BB手腕见图2.33b.但是,不能由两个R

关节组成RR手腕,因为两个R共轴线,所以退化了一个自

由度,实际只构成了单自由度手腕,见图2.33c.

图2.33二自由度手腕aBR手腕；bBB手腕;cRR

手腕

33自由度手腕,如图2.34所示.3自由度手腕可以由B关

节和R关节组成许多种形式.图2.34a所示是通常见到的

BBR手腕,使手部具有俯仰、偏转和翻转运动,即RPY运动.

图2.34b所示是一个B关节和两个R关节组成的BRR手

腕,为了不使自由度退化,使手部产生RPY运动,第一个R关

节必须进行如图所示的偏置.图2.34c所示是三个R关节组

成的RRR手腕,它也可以实现手部RPY运动.

图2.34d所示是BBB手腕,很明显,它已退化为二自由度

手腕,只有PY运动,实际上不采用这种手腕.此外,B关节和R

关节排列的次序不同,也会产生不同的效果,同时产生了其它

形式的三自由度手腕.为了使手腕结构紧凑,通常把两个B关

节安装在一个十字接头上,这对于BBR手腕来说,大大减小

了手腕纵向尺寸.图2.34三自由度手腕aBBR

手腕;bBRR手腕;cRRR手腕;dBBB手腕

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