什么是關(guān)節機器人？

關(guān)節機器人(Robot joints)，也稱(chēng)關(guān)節手臂機器人或關(guān)節機械手臂，是當今工業(yè)領(lǐng)域中最常見(jiàn)的工業(yè)機器人的形態(tài)之一。適合用于諸多工業(yè)領(lǐng)域的機械自動(dòng)化作業(yè)，比如，自動(dòng)裝配、噴漆、搬運、焊接等工作。

關(guān)節機器人的分類(lèi)

關(guān)節機器人的擺動(dòng)方向有鉛垂方向和水平方向兩種，因此這類(lèi)機器人又可分為垂直關(guān)節機器人和水平關(guān)節機器人。 

垂直關(guān)節機器人如上圖所示，模擬了人類(lèi)的手臂功能，由垂直于地面的腰部旋轉軸（相當于大臂旋轉的肩部旋轉軸）帶動(dòng)小臂旋轉的肘部旋轉軸以及小臂前端的手腕等構成。手腕通常由2～3個(gè)自由度構成。其動(dòng)作空間近似一個(gè)球體，所以也稱(chēng)多關(guān)節球面機器人。

其優(yōu)點(diǎn)是可以自由地實(shí)現三維空間的各種姿勢，可以生成各種復雜形狀的軌跡。相對機器人的安裝面積。其動(dòng)作范圍很寬。

缺點(diǎn)是結構剛度較低，動(dòng)作的絕對位置精度磨較低。它廣泛應用于代替人完成裝配作業(yè)、貨物搬運、電弧焊接、噴涂、點(diǎn)焊接等作業(yè)場(chǎng)合。 

水平關(guān)節機器人如上圖在結構上具有串聯(lián)配置的二個(gè)能夠在水平面內旋轉的手臂，其自由度可以根據用途選擇2～4個(gè)，動(dòng)作空間為一圓柱體。

水平關(guān)節機器人的優(yōu)點(diǎn)是在垂直方向上的剛性好，能方便地實(shí)現二維平面上的動(dòng)作，在裝配作業(yè)中得到普遍應用。 

此外，還可以 按照關(guān)節機器人的工作性質(zhì)分類(lèi)，可分為很多種，比如：搬運機器人，點(diǎn)焊機器人，弧焊機器人，噴漆機器人，激光切割機器人等。

關(guān)節機器人的優(yōu)缺點(diǎn)

關(guān)節機器人的優(yōu)點(diǎn)

1）結構緊湊，工作范圍大而安裝占地面積小。

2）具有很高的可達性。關(guān)節坐標式機器人可以使其手部進(jìn)入像汽車(chē)車(chē)身這樣一個(gè)封閉的空間內進(jìn)行作業(yè)，而直角坐標式機器人不能進(jìn)行此類(lèi)作業(yè)。

3）因為沒(méi)有移動(dòng)關(guān)節，所以不需要導軌。轉動(dòng)關(guān)節容易密封，由于軸承件是大量生產(chǎn)的標準件，則摩擦小，慣性小，可靠性好。

4）所需關(guān)節驅動(dòng)力矩小，能量消耗較小。

5）代替很多不適合人力完成、有害身體健康的復雜工作。

關(guān)節機器人的缺點(diǎn)

1）肘關(guān)節和肩關(guān)節軸線(xiàn)是平行的，當大、小臂舒展成一直線(xiàn)時(shí)，雖能抵達很遠的工作點(diǎn)，但機器人的結構剛度比較低。

2）機器人手部在工作范圍邊界上工作時(shí)有運動(dòng)學(xué)上的退化行為。

3）價(jià)格高，導致初期投資的成本高。

六軸關(guān)節機器人的運動(dòng)方式

六軸工業(yè)機器人作為工業(yè)機器人中應用中最為廣泛的類(lèi)型，具有高靈活性、超大負載、高定位精度等眾多優(yōu)點(diǎn)。那六個(gè)軸的各自運動(dòng)路徑如何，以FANUC robot R-2000 iB來(lái)進(jìn)行詳細解讀。

J1旋轉（S軸）

J2下臂（L軸）

J3上臂（U軸）

J4手腕旋轉（R軸）

J5手腕擺動(dòng)（B軸）

J6手腕回轉（T軸）

詳細了解六關(guān)節機器人詳細運動(dòng)方式和其應用領(lǐng)域請戳下方視頻：

六軸關(guān)節機器人的機械結構

上圖為常見(jiàn)的六軸關(guān)節機器人的機械結構，六個(gè)伺服電機直接通過(guò)減速器、同步帶輪等驅動(dòng)六個(gè)關(guān)節軸的旋轉。六軸工業(yè)機器人一般有6個(gè)自由度，常見(jiàn)的六軸工業(yè)機器人包含旋轉（S軸），下臂（L軸）、上臂（U軸）、手腕旋轉（R軸）、手腕擺動(dòng)（B軸）和手腕回轉（T軸）。6個(gè)關(guān)節合成實(shí)現末端的6自由度動(dòng)作。

作為高自由度的復雜機械結構，下面通過(guò)庫卡機器人為大家展示機器人精彩的內部機械結構。

詳細動(dòng)圖請戳下方視頻：

文章來(lái)源：數控自動(dòng)化