工業(yè)機(jī)人的操作機(jī)

    操作機(jī)是機(jī)器人的機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它是一個(gè)帶開環(huán)傳動(dòng)鏈和復(fù)雜的相互作用的多連件空間機(jī)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)的任意受控運(yùn)動(dòng)。完成運(yùn)輸操作的機(jī)器人的工作機(jī)構(gòu)是機(jī)械抓取機(jī)構(gòu)—抓具，或?qū)ｉT的抓取裝里，例如真空吸具或電磁鐵‘’.’，而完成工藝操作的機(jī)器人的工作機(jī)構(gòu)則是相應(yīng)的工具。操作機(jī)的結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了工業(yè)機(jī)器人的能力和性質(zhì)。.
    焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)的執(zhí)行帆構(gòu)應(yīng)該象人的乎臂一樣能夠把帶著負(fù)荷的抓具或別種工具移到空間的某些位置上，并以一定的樣式定出方向。此時(shí)，重要的是這些因素:功能空間和機(jī)器人本身所占空間的大小、到達(dá)給定點(diǎn)的精度、移動(dòng)速度、允許的負(fù)荷大小，等等。
    工業(yè)機(jī)器人機(jī)械部件的結(jié)構(gòu)從各種相互矛盾的要求出發(fā)加以選定。這些要求如起重量、較快的運(yùn)動(dòng)速度、較大的工作區(qū)域，以及較高的剛性、足夠的精度、較小的外形尺寸。
    沿三個(gè)獨(dú)立的座標(biāo)軸移動(dòng)就足以能夠把工作對(duì)象擺到三度空間的預(yù)定點(diǎn)上。三個(gè)自由度的操作機(jī)適宜運(yùn)輸不要求定向的對(duì)象，如球體。要使移動(dòng)的對(duì)象以所需的樣式定出方向，還需要三個(gè)自由度。沿六個(gè)座標(biāo)軸完成獨(dú)立移動(dòng)的可能性，原則上保障了機(jī)器人所需的操作機(jī)，雖然這種操作機(jī)較之具有27個(gè)自由度的人臂來說，還是簡(jiǎn)單得多。    自由度數(shù)量超過六個(gè)以上，能使操作機(jī)具有重要的機(jī)動(dòng)性能。超出的自由度能夠選擇最佳運(yùn)動(dòng)方案，臂如，在有障礙物時(shí)能靈活動(dòng)作。可是，可控座標(biāo)數(shù)的增加使機(jī)器人的整個(gè)結(jié)構(gòu)顯著地復(fù)雜化，并不可避免地導(dǎo)致提高價(jià)格和降低動(dòng)作精度。因此，大多數(shù)通用(非專用的)機(jī)器人只有五、六個(gè)自由度。
    工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)構(gòu)同擬人觀的要求沒有關(guān)系，如眾所周知的遙控操作機(jī)不同于操作者手臂的位置，多連件杠桿機(jī)構(gòu)在此處是不大適宜的。

    通常，部位運(yùn)動(dòng)，即在空間移動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)，由完成機(jī)器人手臂移動(dòng)的，具有三個(gè)自由度的主體機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。以具有二或三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的附加機(jī)械裝叉—機(jī)器人的手，完成使對(duì)象定向的細(xì)部運(yùn)動(dòng)。
    操作機(jī)的主體機(jī)構(gòu)可以用直線和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的各種組合來解決‘is j。三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)與直角座標(biāo)系對(duì)應(yīng)(圖2a)，二個(gè)直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與圓柱座標(biāo)系對(duì)應(yīng)(圖2b)，二個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和一個(gè)直線運(yùn)動(dòng)與球面座標(biāo)系對(duì)應(yīng)(圖20，在帶鉸接接.頭的杠桿結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)的三個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(圖2d)不能組成獨(dú)立座標(biāo)的系統(tǒng)。主體機(jī)構(gòu)的座標(biāo)系統(tǒng)決定了機(jī)舒人工作空間的形狀和大小。
    工業(yè)機(jī)器人的工作空間取決于機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)可能受控移動(dòng)的限界。部位運(yùn)動(dòng)直角座標(biāo)系機(jī)器人的工作空間是矩形六面體
  (圖3a)，其尺寸小于機(jī)器人本身的大小，因?yàn)閷?dǎo)軌長·度應(yīng)比沿該座標(biāo)軸移動(dòng)的范圍大，其差為移動(dòng)平臺(tái)的長度。圓柱座標(biāo)系
  (圖3b)或球面座標(biāo)系(圖3c)工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)是在操作機(jī)底座面積較小的情況下具有較大的工作空間容積。采用帶鉸接接頭的杠桿結(jié)構(gòu)可獲得更為緊湊的機(jī)器人。它的工作空間取決于杠桿的尺寸和其回轉(zhuǎn)的極限角度，形成近似球狀的容積