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工业机器人的臂部结构 手臂是机器人执行机构中重要的部件,按手臂的结构形式区分,手臂有单臂式、双臂式及悬挂式。机器人的手臂主要包括臂杆及与其伸缩、屈伸或自转等运动有关的构件(传动机构、驱动装置、导向定位装置、支承连接和位置检测元件等)。此外，还有与腕部或手臂的运动和连接支承等有关的构件、配管配线等。 根据臂部的运动和布局、驱动方式、传动和导向装置的不同，臂部结构可分为伸缩型臂部结构、转动伸缩型臂部结构、屈伸型臂部结构及其他专用的机械传动臂部结构。伸缩型臂部结构可由液（气）压缸驱动或直线电动机驱动；转动伸缩型臂部结构除了臂部做伸缩运动，还绕自身轴线运动，以便使手部旋转。 机器人手臂的作用是将被抓取的工件运送到给定的位置上。因而,一般机器人手臂有3个自由度,即手臂的伸缩、左右回转和升降(或俯仰)运动。 手臂回转和升降运动是通过机座的立柱实现的,立柱的横向移动即为手臂的横移。手臂的各种运动通常由驱动机构和各种传动机构来实现,因此,它不仅仅承受被抓取工件的重量,而且承受末端执行器、手腕和手臂自身的重量。 手臂的结构、工作范围、灵活性、抓重大小(即臂力)和定位精度都直接影响机器人的工作性能。 机器人手臂的作用是将被抓取的工件运送到给定的位置上。因而,一般机器人手臂有3个自由度,即手臂的伸缩、左右回转和升降(或俯仰)运动。 手臂回转和升降运动是通过机座的立柱实现的,立柱的横向移动即为手臂的横移。手臂的各种运动通常由驱动机构和各种传动机构来实现,因此,它不仅仅承受被抓取工件的重量,而且承受末端执行器、手腕和手臂自身的重量。 手臂的结构、工作范围、灵活性、抓重大小(即臂力)和定位精度都直接影响机器人的工作性能。 1.手臂的运动机构 1）手臂的直线运动机构 机器人手臂的伸缩、升降及横向(或纵向)移动均属于直线运动, 而实现手臂往复直线活塞和连杆机构等运动的机构形式较多,常用的有活塞油(气)缸,活塞缸和齿轮齿条机构, 丝杠螺母机构等。 直线往复运动可采用液压或气压驱动的活塞油(气)缸。由于活塞油 (气)缸的体积小,重量轻, 因而在机器人手臂结构中应用较多。 1.手臂的运动机构 2）手臂的回转运动机构 回转运动是指机器人绕铅垂轴的转动。这种运动决定了机器人的手臂所能到达的角度位置。 实现机器人手臂回转运动的机构形式是多种多样的,常用的有叶片式回转缸、齿轮传动机构、链轮传动机构和连杆机构。 如：齿轮齿条机构是通过齿条的往复移动,带动与手臂联接的齿轮作往复回转, 即可实现手臂的回转运动。带动齿条往复移动的活塞缸可以由压力油或压缩气体驱动。 1.手臂的运动机构 3）手臂的俯仰运动机构 机器人手臂的俯仰运动一般采用活塞油(气)缸与连杆机构联用来实现。手臂的俯仰运动用的活塞缸位于手臂的下方, 其活塞杆和手臂用铰链连接, 缸体采用尾部耳环或中部销轴等方式与立柱联接。此外,还有采用无杆活塞缸驱动齿轮齿条或四连杆机构实现手臂的俯仰运动。 2.手臂的臂部机构 当行程小时，采用油（气）缸直接驱动；当行程较大时，可采用油（气）缸驱动齿条传动的倍增机构、步进电动机及伺服电动机驱动，也可用丝杠螺母或滚珠丝杆传动。为了增加手臂的刚性，防止手臂在伸缩运动时绕轴线转动或产生变形，臂部伸缩机构需设置导向装置或臂杆（方形、花键等形式）。 常用的导向装置有单导向杆和双导向杆等，可根据手臂的结构、抓重等因素选取。 1）手臂的伸缩机构 2.手臂的臂部机构 手臂的垂直伸缩运动由油缸驱动，其特点是行程长，抓重大。工件形状不规则时，为了防止产生较大的偏重力矩，可用4根导向柱，这种结构多用于箱体加工线上。 四导向柱式臂部伸缩机构 1—油缸； 2—夹紧缸； 3—手部； 4—导向柱； 5—运行架； 6—行走车轮； 7—轨道； 8—支座 1）手臂的伸缩机构 2.手臂的臂部机构 手臂的俯仰机构通常采用摆动油（气）缸驱动、铰链连杆机构传动实现手臂的俯仰，如右图所示。 2）手臂的俯仰机构 摆动气缸驱动连杆俯仰臂部机构 1—手部； 2—夹紧缸； 3—升降缸； 4—小臂； 5、8—摆动气缸； 6—大臂； 7—立柱