第2章工业机器人的结构分析课件

本章主要内容2.1工业机器人的组成2.2工业机器人的分类2.3工业机器人的结构2.4机器人机械结构设计的步骤本章讲授时间：2学时达到目的：①使学生了解机器人的基本组成与分类；

②掌握机器人的基本结构，尤其是腕部和手部的具体结构与工作原理。该部分的基础知识是机械原理。第2章

工业机器人的结构分析本章主要内容第2章工业机器人的结构分析1方法：

①通过课堂讲解了解并掌握机器人的具体结构、分类及其特点；

②通过大量实例使学生了解并掌握机器人基本结构，尤其是手部和腕部的结构与工作原理。重点：机器人手部和腕部的结构组成与工作原理。难点：腕部的结构组成与工作原理。第2章工业机器人的结构分析课件2

工业机器人多种多样，这不仅反映在结构造型上，而且也反映在控制方式和工作性能上。但从实质上来说：

控制系统----控制柜

工业机器人由

驱动系统(动力系统----动力柜)组成。

执行机构(操作机、操作系统)

在设计上往往结合成一体，也可以分离的。

图2－1工业机器人的组成。2.1工业机器人的组成工业机器人多种多样，这不仅反映在结构造型上，而3驱动系统控制系统执行机构操作系统动画演示1－焊接机器人动画演示2－焊接机器人驱动系统控制系统执行机构操作系统动画演示1－焊接机器人动画演4首钢莫托曼机器人有限公司（SGM）由首钢总公司、日本株式会社安川电机和日本岩谷产业株式会社共同投资在北京经济技术开发区组建，三方出资比例分别为45％、43％和12％，SGM是目前国内规模最大、技术最先进的机器人企业。SGM主要经营年产量位居全球第一的MOTOMAN机器人（弧焊、点焊、涂胶、切割、搬运、码垛、喷漆、科研教学）、机器人自动化应用生产线、备品备件、技术培训和售后服务等。首钢莫托曼机器人有限公司（SGM）由首钢总公司、日5行程速度检测控制系统其他传感器驱动系统执行机构工作对象图2－2工业机器人各组成部分的工作框图行程速度检测控制系统其他传感器驱动系统执行机构工作对象图2－6一、执行机构（操作系统、操作机）见图2－3手部：直接与工作对象接触或发生关系的部分。

作用：传递工件、端部工作装置（焊枪、喷抢、钻头等）。

主要形式：夹紧式、吸附式腕关节：联接手部和手臂的部件。手部方向、姿态（2～3个自由度）手臂：联接机身、立柱与腕关节、手部的纽带。确定运动范围和作业空间

移动、转动、移动＋转动三种方式立柱：支撑手臂：与机座做一体与机座相对转动与机座相对移动机座：支撑整个机械手。固定式行走式（有行走机构）：滚轮式（有轮、无轮）履带式机座立柱手部腕关节手臂一、执行机构（操作系统、操作机）见图2－3机座立柱手部7二、驱动系统（或动力系统）各种电、气、液组成的传动装置或运动器，用来驱动执行机构。三种驱动系统电力：电机气动：气缸液压：油缸，液压驱动系统：要求密封可靠。有一体式：驱动系统与执行机构组装在一起，外观为一整体；

分离式：驱动系统安装在单独的液压柜内。联接方式：直接联接：与操作机相连间接相联：通过齿轮、链、谐波传动装置、

滚珠丝杠，与操作机相连液压式机器人仿真演示二、驱动系统（或动力系统）各种电、气、液组成的传动装置或运动8三、控制系统作用：控制执行机构按需要的顺序，沿规定的位置或轨迹进行运动。控制系统的实现方式：通过指令来实现执行机构的控制。

指令是用来控制执行机构运动的，指令是操作人员按所需要的运动编制好程序或用其他方式存储在控制系统中的。指令信息:动作顺序、空间位置、运动速度、停顿时间、手部的张开与夹紧等。

控制系统在记忆了这些指令信息以后，使执行机构按规定指令进行动作。有时需要考虑外界设备因素，如安全。三、控制系统作用：控制执行机构按需要的顺序，沿规定的位置或轨9运动控制系统包括：运动控制装置位置检测装置示教再现装置（记忆）

对于机器人的组成，还有其他划分或描述方式，如考虑了环境和操作任务，则把机器人、环境和操作任务作为一个系统来描述。认为机器人系统包括环境、操作机、操作任务和计算机四部分组成。语言操作机环境计算机操作任务控制内部传感信息外部传感信息图2－4机器人系统的组成语言操作机环境计算机操作任务控制内部传感信息外部传感信息图2101环境：影响机器人作业的几何条件、工作空间内物体的物理特性。2操作机:一般为多自由度,包括作动器在内的机械装置。一般6个自由度，3个确定位置，3个调整工件的姿态和方位。操作机的各关节的动作（包括移动副的动作）由各相应的作动器驱动。3操作任务：操作前后两种环境状态的差别。由计算机语言所表述的指令来描述。4计算机：发生或发出控制信息的部分。根据操作任务，产生不同的控制信息，据此不同信息控制机器人各运动副的动作。操作任务一般事先编写好。

语言操作机环境计算机操作任务控制内部传感信息外部传感信息图2－4机器人系统的组成1环境：影响机器人作业的几何条件、工作空间内物体的物理特11(1）机器人动作模型表示执行装置在激发信号与随之发生的机器人运动之间的关系。(2)环境模型描述机器人在可达空间内的每一事物。例如，说明由于哪些区域存在障碍物而不能对其起作用。(3)任务程序使计算机能够理解其所要执行的作业任务。(4)控制算法计算机指令的序列，它提供对机器人的控制，以便执行需要做的工作。末端执行装置传动装置关节式机械结构

大多数机械手是具有几个自由度的关节式机械结构，一般具有六个自由度。其中，头三个自由度引导夹手装置至所需位置，而后三个自由度用来决定末端执行装置的方向。(1）机器人动作模型表示执行装置在激发信号与随之发生的机12语言操作机计算机操作任务控制内部传感信息图2－5不含环境的机器人系统对于不具有感知外界环境变化能力的机器人系统，如图2－5所示。语言操作机计算机操作任务控制内部传感信息图2－5132.2工业机器人的分类可按使用范围、控制方式、驱动系统的类型、构成操作机的坐标形式等来区分。一、按代对机器人进行分类第一代机器人：目前工业实际应用的大多数工业机器人为第一代工业机器人。

示教再现（记忆）型工业机器人(图2－6c）简易型工业机器人(图2－6b）固定程序（上下料机）(图2－6a）行程开关或机械挡块操作机工作对象简易可编程序控制操作机工作对象程序及记忆装置操作机工作对象2.2工业机器人的分类可按使用范围、控制方式、驱动系统的14第三代：智能机器人。具有更多人的功能。具有视觉、听觉、压觉、触觉，和语言逻辑判断功能等。处于研究实验室阶段。(图2－6e）第二代：具有视觉信息反馈的工业机器人。带摄像机（图像传感器）或触觉等传感器。(图2－6d）传感器智能机器人(图2－6e）计算机操作机工作对象视觉信息其他信息摄像机力反应和触觉信息“手－眼”协调型工业机器人(图2－6d）小型计算机操作机工作对象视觉信息摄像机触觉信息第三代：智能机器人。具有更多人的功能。具有视觉、听觉、压觉、15二、按用途分（专用工业机器人与通用机器人）1、专用工业机器人：根据主机的具体要求而特定设计。适合大批量自动化生产。特点：程序固定、结构简单、工作对象单一缺点：缺乏通用性、灵活性2、通用工业机器人（可编程序工业机器人）：可通过改变其工作程序而适应不同加工对象的需要。适合于中小批量自动化生产。简易型：只能点位控制－－点焊伺服型：可点位，也可连续轨迹（焊缝跟踪），灵活性较好。三、按控制方式分类:点位控制－－点到点，点点之间不管。--应用最多的机器人。连续轨迹控制：可实现空间任意连续轨迹。典型：焊接机器人。二、按用途分（专用工业机器人与通用机器人）1、专用工业机器人16四、按驱动方式分类:机械传动式－－其驱动通过凸轮、连杆、齿轮齿条、链传动机构、间歇机构等机械传动机构来实现。特点：工作程序固定、运动准确、性能可靠、结构尺寸较大。

主要用于：为工作主机上下料、辅助性工作。气压传动式－－用压缩空气来驱动执行机构。

优点：气源方便、动作迅速、结构简单、造价较低。

缺点：速度不易控制（两个位置）、稳定性差、力量小（气压小于0.6Mpa)、噪音大。四、按驱动方式分类:17液压传动式优点：结构紧凑、传动平稳，动作灵敏。

缺点：密封要求高、不易在高温、低温下工作、制造精度高、要附带电液伺服阀、油箱、滤油换热器等。电力传动式

特点：电机选择品种多，控制灵活方便，传动结构简单－－不用中间转动转换机构。

采用的电机：感应电机、直线电机、功率步进电机等来驱动执行机构。液压传动式18五、按操作机坐标形式来分:直角坐标式－－手部在空间位置上的改变是通过沿着三个互相垂直的轴线移动来实现的。图2－7为三直线移动直角坐标操作机结构示意图。

特点：移动容易实现高精度，而转动构件其工作点的运动精度误差，会因杆件的长度而放大。

优点：易实现高精度、运动分量求解容易。

缺点：占地面积大。五、按操作机坐标形式来分:19第2章工业机器人的结构分析课件20圆柱坐标式－－手部在空间位置上的改变是通过两移＋一转来实现的。图2－8示意图。

优点：占地面积小，采用较多的一种坐标系。圆柱坐标式－－手部在空间位置上的改变是通过21球坐标式－－手部在空间位置上的改变是通过一移（直线）＋两转来实现的。书上图2－9示意图。图2－10Unimate工业机器人（下图所示）

优点：占地面积小，结构紧凑、误差可能大，与球铰点的距离有关。图2－9球坐标式－－手部在空间位置上的改变是通过图2－922图2－10Unimate工业机器人图2－10Unimate工业机器人23第2章工业机器人的结构分析课件24关节式－－手部在空间位置上的改变是通过三个回转运动来实现的。如图2－11示意图。图2－12PUMA500型工业机器人（下图所示）。

这种结构对于确定三维空间上的任意位置和姿态是最有效的。它对于各种各样的作业都有良好的适应性，但其缺点是坐标计算和控制比较复杂，且难以达到高精度。

优缺点：占地面积小，工作空间大、结构紧凑、可过障碍物作业；误差较大，与球铰点的距离有关。图2－11图2－12关节式－－手部在空间位置上的改变是通过图2－11图2－1225关节式机器人的其他形式关节式机器人的其他形式26并联机构机器人－－并联机构的机器人是一种新型结构的机器人，它通过各连杆的复合运动，给出末端的运动轨迹．以完成不同类型的作业。该结构的机器人特点在于刚性好，可用来完成数控机床的一些功能，因此也称之为并联机床。目前已有这方面的样机，它可完成复杂曲面的加工，是数控机床的一种新的结构形式，也是机器人功能的一种拓展。其不足是控制复杂，工作范围比较小，精度也比一般数控机床低一些。并联机构机器人－－并联机构的机器人是一种新型结构的机器人，它27第2章工业机器人的结构分析课件282.3工业机器人的结构

主要介绍操作机—机器人执行部件的结构:手臂、腕关节、手部装置三部分。一、手臂：支撑机器人的腕关节和手部，并使其在工作空间内运动。达到空间内任意位置，手臂至少需要3个自由度（可以不转动)。不绝对，可利用轨迹来减少自由度而实现任意位置。图2－13（单自由度专用机器人）。二、手臂的机构及运动，与坐标形式有关。图2－14，直角坐标系：三直线移动；图2－15，圆柱坐标系：两直线移动＋一转动；图2－16，关节式坐标系：三回转（但手部上下直线运动)；图2－17，局部闭式链－－平行四边形；图2－18，手部机构的类型－－5类（主要移动、回转、俯仰），实际就：直线移动和回转运动。2.3工业机器人的结构

主要介绍操作机—机器人执行部件的29三、手臂运动的实现

直线运动：

油缸、气缸驱动；齿轮齿条驱动；滚珠丝杠（无自锁、必须考虑制动装置、效率98％）图2－19、图2－20普通丝杠（具有自锁性、不必考虑制动装置）直线电机。回转运动：

一转两移圆柱坐标系手臂绕立柱的转动；

两转一移球柱坐标系手臂上下俯仰与左右摆动；

三回转关节式机器人手臂上下俯仰和绕立柱的回转。常用方案：图2-21～图2-25

三、手臂运动的实现30机器人几乎使用了目前出现的绝大多数传动机构，其中最常用的为谐波传动、RV摆线针轮行星传动和滚动螺旋传动。机器人的常用传动机构机器人传动机构的基本要求：(1)结构紧凑，即同比体积最小、重量最轻；(2)传动刚度大，即承受扭矩时角度变形要小，以提高整机的固有频率，降低整机的低频振动；(3)回差小，即由正转到反转时空行程要小，以得到较高的位置控制精度；(4)寿命长、价格低。

机器人几乎使用了目前出现的绝大多数传动机构，其中最常用的31第2章工业机器人的结构分析课件32第2章工业机器人的结构分析课件33谐波传动工作原理

谐波传动是利用一个构件的可控制的弹性变形来实现机械运动的传递。谐波传动通常由三个基本构件(俗称三大件)组成，包括一个有内齿的刚轮，一个工作时可产生径向弹性变形并带有外齿的柔轮和一个装在柔轮内部、呈椭圆形、外圈带有滚动轴承的波发生器。柔轮的外齿数少于刚轮的内齿数。在波发生器转动时，相应于长轴方向的柔轮外齿正好完全啮入刚轮的内齿；在短轴方向，则外齿全脱开内齿。当刚轮固定，波发生器转动时，柔轮的外齿将依次啮入和啮出刚轮的内齿，柔轮齿圈上的任一点的径向位移将呈近似于余弦波形的变化，所以这种传动称作谐波传动。谐波传动工作原理34特点:

传动比大、体积小、重量轻和效率高外,结构更为简单,承载能力大，传动平稳.特点:传动比大、体积小、重量轻和效率高外,结构更为简单35

二、谐波传动的主要特点(1)

传动比大，单级为50—300，双级可达2x106。(2)传动平稳，承载能力高，传递单位扭矩的体积和重量小。在相同的工作条件下，体积可减小20一50％。(3)齿面磨损小而均匀，传动效率高。当结构合理，润滑良好时，对i=100的传动，效率可达0.85。(4)传动精度高。在制造精度相同的情况下，谐波传动的精度可比普通齿轮传动高一级。若齿面经过很好的研磨，则谐波齿轮传动的传动精度要比普通齿轮传动高4倍。(5)回差小。精密谐波传动的回差一般可小于3’，甚至可以实现无回差传动。(6)可以通过密封壁传递运动。这是其他传动机构难实现的。(7)谐波传动不能获得中间输出，并且杯式柔轮刚度较低。二、谐波传动的主要特点36RV摆线针轮传动RV摆线针轮传动装置，是由一级行星轮系再串联一级摆线针轮减速器组合而成的。二、主要特点与谐波传动相比，RV摆线针轮传动除了具有相同的速比大、同轴线传动、结构紧凑、效率高等待点外，最显著的特点是刚性好，传动刚度较谐波传动要大2—6倍，但重量却增加了1—3倍。该减速器特别适用于操作机上的第一级旋转关节(腰关节)，这时自重是坐落在底座上的，充分发挥了高刚度作用，可以大大提高整机的固有频率，降低振动；在频繁加、减速的运动过程中可以提高响应速度并降低能量消耗。

摆线针轮视频:

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RV摆线针轮传动摆线针轮视频:http://v.youku37传动比大、结构紧凑、体积小、重量轻及效率高的优点.传动比大、结构紧凑、体积小、重量轻及效率高的优点.38滚动螺旋传动滚动螺旋传动是在具有螺旋槽的丝杠与螺母之间放入适当的滚珠。使丝杠与螺母之间由滑动摩擦变为滚动摩擦的一种螺旋传动，滚珠在工作过程中顺螺旋槽(滚道)滚动，故必须设置滚珠的返回通道，才能循环使用。为了消除回差(空回)，螺母分成两段，以垫片、双螺母或齿差调整两段螺母的相对轴向位置，从而消除间隙和施加预紧力，使得在有额定抽间负荷时也能使回差为零。其中用的最多的是双螺母式，而齿差式最为可靠。1一齿轮；2一返回装置；3一键；4一滚珠；5一丝杠；6一螺母；7—支座滚动螺旋传动1一齿轮；2一返回装置；39滚动螺旋特点：(1)摩擦小、效率高。一般情况下，传动的效率在90％以上。(2)动、静摩擦系数相差极小，传动平稳，灵敏度高。(3)磨损小、寿命长。(4)可以通过预紧消除轴向间隙，提高轴向刚度。滚动螺旋传动不能自锁，必须有防止逆转的制动或自锁机构才能安全地用于有自重下降的场合。最怕落入灰尘、铁屑、砂粒。通常，螺母两端必须密封，丝杠的外露部分必须用“风箱”套或钢带卷套加以密封。滚动螺旋特点：滚动螺旋传动不能自锁，必须有防止逆转的40另外，对于齿轮传动、蜗轮传动和齿轮齿条传动，须特别注意消除间隙问题，否则回差很大，达不到应有的转角精度要求。对于链传动、齿形带传动、钢带传动和钢丝绳传动，必须考虑张紧问题，否则也会产生很大的回差。

另外，对于齿轮传动、蜗轮传动和齿轮齿条传动，须特别注意消除间41关节是操作机各杆件间的结合部分，有转动和移动两种类型。工业机器人前三关节通常称作腰关节、肩关节和肘关节，它们构成了操作机的位置机构。后面关节构成了操作机的姿态机构，称作腕部。下面分别讨论这些关节的构造和传动配置。一、腰关节腰关节既承受很大的轴向力、径向力，又承受倾翻力矩，且具有较高的运动精度和刚度。多采用高刚性的RV减速器减速，也可采用谐波传动、摆线针轮或蜗杆减速器。工业机器人关节的构造及其传动配置关节是操作机各杆件间的结合部分，有转动和移动两种类型。工业机42腰关节〔电机上置)1—电机；2—RV减速器，3—支架，6—交叉滚子轴承；5—电缆腰关节〔电机上置)43腰关节(电机下置)1—谐波减速器；2—电机；3—四点接触球轴承腰关节(电机下置)44腰关节1—电机；2—齿轮；3—立柱；4—结合螺栓2134腰关节213445由上面的图例可以看出，腰关节的构造主要是两种类型：使用交叉滚子或四点接触式轴承的同轴式平行轴式。前者结构紧凑，腰关节高度尺寸小(使用特制抽承的缘故)，但后面关节的各种电缆走线比较困难，大多是在固定的中间柱体外面留有较大的环形空间，使电缆以盘旋的形式松松地套在中间柱体上，当腰支架等机体转动时，电缆犹如盘旋弹簧般收紧或放松。对于平行轴式腰关节，电缆则可方便地通过中空轴，联接于支座的固定接线板上。由上面的图例可以看出，腰关节的构造主要是两种类型：使用交叉滚46二、肩关节和肘关节对于开式连杆结构，肩关节位于腰部的支座上，多采用高刚性的RV减速器减速，也可采用谐波传动或摆线针轮。肘关节位于大臂与小臂的联接处。其结构形式有偏置式或同轴式配置，多采用谐波传动、摆线针轮、齿轮传动等。二、肩关节和肘关节471—大臂；2—关节1电机；3—小臂定位板；4—小臂；5—气动阀；6—立柱；7—直齿轮；8—中间齿轮；9—机座；10—主齿轮；11—管形连接轴；12—手腕1—大臂；48第2章工业机器人的结构分析课件49同轴减速传动结构同轴减速传动结构50同轴减速传动结构1—腰支座；2、7—RV减速器；3、6—驱动电机；4—大臂；5—曲柄；8—轴承。同轴减速传动结构1—腰支座；51三、直动关节

直动关节可有两种类型；电机驱动和液压驱动。前者多采用滚动丝杠和导柱(轨)式；后者可采用油缸驱动齿轮的倍速移动结构。三、直动关节52四、腕关节作用：联接手臂与手部装置的部件，也称手腕；自由度:2-3个：俯仰、摆动、转动；空间方位容积（SOV)：手臂端点固定后，腕关节在空间扫过一个立体角时所占有的空间的大小。SOV越小，则腕关节的结构越紧凑。四、腕关节53腕关节的结构形式：图2－27腕关节的弯曲式结构：弯曲式结构B,转动式结构R。轴线1轴线2腕关节的弯曲式结构B轴线1轴线2腕关节的转动式结构R表2－1腕关节结构的6种组成形式与功能。

腕关节的结构形式：轴线1轴线2腕关节的弯曲式结构B轴线1轴线54（6）、腕关节BRR式结构（1）a、腕关节RR式结构PYR图2－28腕关节的6种结构组成形式：Pitch-俯仰，Yaw-摆动，Roll-转动。PY（6）、腕关节BRR式结构（1）a、腕关节RR式结构PYR图551、单自由度手腕

SCARA水平关节装配机器人多采用单自由度手肮。SCARA机器人1、单自由度手腕SCARA机器人56

SCARA机器人操作机的手腕只有绕垂直轴的一个旋转自由度。为了减轻操作机的悬臂重量，手腕的驱动电机固结在机架上。手腕转动的目的在于调整装配件的方位。由于传动为两级等径轮齿形带，所以大、小臂的转动不影响末端执行器的水平方位，而该方位的调整完全取决于腕转动的驱动电机，这是该种传动方式的主要优点，特别适合于电子线路板的插件作业。

2、两自由度手腕两自由度手腕关节有两种常见的配置形式，即汇交式和偏置式。SCARA机器人操作机的手腕只有绕垂直轴的一个旋转自由571—法兰；2—锥齿轮轴；3—锥齿轮；8，4—弹簧；5，7—链轮；6，9—轴承；10一转壳汇交式两自由度手流1—法兰；2—转壳；3、6—锥齿轮轴；4—小臂；5、7—链轮，8—链；9、10—弹簧偏置式两自由度手腕1—法兰；2—锥齿轮轴；3—锥齿轮；1—法兰；258两自由度手腕的另两种结构。图1属汇交型，将谐波减速器置于臂部，驱动器通过齿形带带动谐波，或经锥齿轮再带动谐波使末杆获得沿x、y轴两自由度运动。图2为偏置型，则是将驱动电机和谐波减速器连成一体，放于偏置的腕壳中直接带动腕完成角转动。1—扁平谐波；2—杯式谐波；3—齿形带轮；4—锥齿轮；5—腕壳图1谐波前置汇交手腕1—谐波减速9；2—马达；3—铭轮；4—腕壳图2电机前置偏置手腕两自由度手腕的另两种结构。图1属汇交型，将谐波减速器置于臂部59

诱导运动把某一杆件因另一杆件的被驱动而引起的运动，称作诱导运动。在进行机器人运动学计算时，必须考虑诱导运动。

2—主动链轮；3、5—从动链轮手腕传动示意图诱导运动2—主动链轮；3、5—从动链轮60两自由度腕关节机构工作原理：（1）腕关节的诱导运动：

轮系传动，结构紧凑优点：结构紧凑；

缺点：各轴角位移相互间影响例：图2－29轮系两自由度RR型腕关节的诱导运动。俯仰＋转动：C轴转动（手部）：

S→1→2→3→4→C（手部），此过程不影响A轴的运动；俯仰运动：7（腕关节壳体）绕A轴俯仰；

B→5→6→7（俯仰），若S不动，则1、2、3均不动，而轮4、3啮合，7在B轴驱动下绕A轴转动，轮4绕C轴回转，这个因俯仰附加的回转运动－－－诱导运动。

ω6＝ω5＋ω65,ω6/ω5＝n6/n5=Z5/Z6

ω4＝ω6＋ω46ω4＝ω3＋ω43

(ω3＝0，3固定)

0(ω3)ω46ω5ω6ω4=ω43ω65图2－29两自由度腕关节机构工作原理：0(ω3)ω46ω5ω6ω4=61（2）RBR型三自由度轮系结构腕关节，图2－30，此机构非常复杂。由A1实现摆动，A2实现俯仰，A3实现手部转动。A1、A2都使A3产生诱导运动。（3）3R手腕机构

（图2－31～2－34）：特点：

R1、R2、R3三轴汇交于一点；R2旋转时，为一不完整的球冠；R3调节手部方位；

θ12≠θ23出现死区，θ12＝θ23不出现死区；θ23不易过大，易发生干涉现象。

（4）柔性腕关节：(图2－35，36）；（5）腕关节的驱动：为使机器人具有较好的柔性，一般不直接将作动器安装在腕部，而是安装在立柱或靠近立柱的部位，然后通过链、齿形带或连杆，将作动器的运动传递到腕关节，使腕关节获得相应的运动。如图2－37，38所示。（2）RBR型三自由度轮系结构腕关节，图2－30，此机构非常623、三自由度手腕三自由度手腕的结构形式繁多。三自由度手腕是在两自由度手腕的基础上加一个整个手腕相对于小臂的转动自由度而形成的。三自由度手腕是“万向”型手腕，可以完成两自由度手腕很多无法完成的作业。近年来，大多数关节型机器人都采用了三自由度手腕。3、三自由度手腕63第2章工业机器人的结构分析课件64第2章工业机器人的结构分析课件65必须指出，若操作机为6自由度，当手腕为偏置式时，运动学反解得不出解析的显式，且动力学参数也是强耦合的。设计时必须给予充分注意。必须指出，若操作机为6自由度，当手腕为偏置式时，运动学反解得66五、手部装置手部按夹持原理分手指式和吸盘式，手指式和吸盘式按不同的方式又可进行分类。(1)手指式手爪手指式手爪按夹持方式分外夹式、内撑式、内外夹持式。按手指的运动形式可分为回转型、平动型和平移型。①回转型．当手爪夹紧和松开物体时，手指作回转运动．当被抓物体的直径大小变化时，需要调整手爪的位置才能保持物体的中心位置不变．②平动型．手指由平行四杆机构传动，当手爪夹紧和松开物体时，手指姿态不变，作平动．和回转型手爪一样，夹持中心随被夹物体直径的大小而变．③平移型．当手爪夹紧和松开工件时，手指作平移运动，并保持夹持中心固定不变，不受工件直径变化的影响．是靠连秆和导槽保持手指作平移运动，并使夹持中心位置不变，这类手爪也称为同心夹持机构．下图(b)表示的是齿轮齿条推动手指平移．图(c)表示的是经双向螺杆驱动手指平移．五、手部装置手部按夹持原理分手指式和吸盘式，手指式67第2章工业机器人的结构分析课件68第2章工业机器人的结构分析课件69第2章工业机器人的结构分析课件70手抓具体结构：手抓具体结构：71第2章工业机器人的结构分析课件72

（2）拟手指型执行器（2）拟手指型执行器73（3）吸式执行器（3）吸式执行器742.4机器人机械结构设计的步骤1、作业分析

作业分析包括任务分析和环境分析，不同的作业任务和环境对机器人操作及的方案设计有着决定性的影响。2、方案设计

（1）确定动力源（2）确定机型（3）确定自由度（4）确定动力容量和传动方式

（5）优化运动参数和结构参数（6）确定平衡方式和平衡质量

（7）绘制机构运动简图

2.4机器人机械结构设计的步骤1、作业分析2、方案设753、结构设计包括机器人驱动系统、传动系统的配置及结构设计，关节及杆件的结构设计，平衡机构的设计，走线及电器接口设计等。4、动特性分析

估算惯性参数，建立系统动力学模型进行仿真分析，确定其结构固有频率和响应特性。5、施工设计

完成施工图设计，编制相关技术文件。3、结构设计4、动特性分析5、施工设计76本章主要内容2.1工业机器人的组成2.2工业机器人的分类2.3工业机器人的结构2.4机器人机械结构设计的步骤本章讲授时间：2学时达到目的：①使学生了解机器人的基本组成与分类；

②掌握机器人的基本结构，尤其是腕部和手部的具体结构与工作原理。该部分的基础知识是机械原理。第2章

工业机器人的结构分析本章主要内容第2章工业机器人的结构分析77方法：

①通过课堂讲解了解并掌握机器人的具体结构、分类及其特点；

②通过大量实例使学生了解并掌握机器人基本结构，尤其是手部和腕部的结构与工作原理。重点：机器人手部和腕部的结构组成与工作原理。难点：腕部的结构组成与工作原理。第2章工业机器人的结构分析课件78

工业机器人多种多样，这不仅反映在结构造型上，而且也反映在控制方式和工作性能上。但从实质上来说：

控制系统----控制柜

工业机器人由

驱动系统(动力系统----动力柜)组成。

执行机构(操作机、操作系统)

在设计上往往结合成一体，也可以分离的。

图2－1工业机器人的组成。2.1工业机器人的组成工业机器人多种多样，这不仅反映在结构造型上，而79驱动系统控制系统执行机构操作系统动画演示1－焊接机器人动画演示2－焊接机器人驱动系统控制系统执行机构操作系统动画演示1－焊接机器人动画演80首钢莫托曼机器人有限公司（SGM）由首钢总公司、日本株式会社安川电机和日本岩谷产业株式会社共同投资在北京经济技术开发区组建，三方出资比例分别为45％、43％和12％，SGM是目前国内规模最大、技术最先进的机器人企业。SGM主要经营年产量位居全球第一的MOTOMAN机器人（弧焊、点焊、涂胶、切割、搬运、码垛、喷漆、科研教学）、机器人自动化应用生产线、备品备件、技术培训和售后服务等。首钢莫托曼机器人有限公司（SGM）由首钢总公司、日81行程速度检测控制系统其他传感器驱动系统执行机构工作对象图2－2工业机器人各组成部分的工作框图行程速度检测控制系统其他传感器驱动系统执行机构工作对象图2－82一、执行机构（操作系统、操作机）见图2－3手部：直接与工作对象接触或发生关系的部分。

作用：传递工件、端部工作装置（焊枪、喷抢、钻头等）。

主要形式：夹紧式、吸附式腕关节：联接手部和手臂的部件。手部方向、姿态（2～3个自由度）手臂：联接机身、立柱与腕关节、手部的纽带。确定运动范围和作业空间

移动、转动、移动＋转动三种方式立柱：支撑手臂：与机座做一体与机座相对转动与机座相对移动机座：支撑整个机械手。固定式行走式（有行走机构）：滚轮式（有轮、无轮）履带式机座立柱手部腕关节手臂一、执行机构（操作系统、操作机）见图2－3机座立柱手部83二、驱动系统（或动力系统）各种电、气、液组成的传动装置或运动器，用来驱动执行机构。三种驱动系统电力：电机气动：气缸液压：油缸，液压驱动系统：要求密封可靠。有一体式：驱动系统与执行机构组装在一起，外观为一整体；

分离式：驱动系统安装在单独的液压柜内。联接方式：直接联接：与操作机相连间接相联：通过齿轮、链、谐波传动装置、

滚珠丝杠，与操作机相连液压式机器人仿真演示二、驱动系统（或动力系统）各种电、气、液组成的传动装置或运动84三、控制系统作用：控制执行机构按需要的顺序，沿规定的位置或轨迹进行运动。控制系统的实现方式：通过指令来实现执行机构的控制。

指令是用来控制执行机构运动的，指令是操作人员按所需要的运动编制好程序或用其他方式存储在控制系统中的。指令信息:动作顺序、空间位置、运动速度、停顿时间、手部的张开与夹紧等。

控制系统在记忆了这些指令信息以后，使执行机构按规定指令进行动作。有时需要考虑外界设备因素，如安全。三、控制系统作用：控制执行机构按需要的顺序，沿规定的位置或轨85运动控制系统包括：运动控制装置位置检测装置示教再现装置（记忆）

对于机器人的组成，还有其他划分或描述方式，如考虑了环境和操作任务，则把机器人、环境和操作任务作为一个系统来描述。认为机器人系统包括环境、操作机、操作任务和计算机四部分组成。语言操作机环境计算机操作任务控制内部传感信息外部传感信息图2－4机器人系统的组成语言操作机环境计算机操作任务控制内部传感信息外部传感信息图2861环境：影响机器人作业的几何条件、工作空间内物体的物理特性。2操作机:一般为多自由度,包括作动器在内的机械装置。一般6个自由度，3个确定位置，3个调整工件的姿态和方位。操作机的各关节的动作（包括移动副的动作）由各相应的作动器驱动。3操作任务：操作前后两种环境状态的差别。由计算机语言所表述的指令来描述。4计算机：发生或发出控制信息的部分。根据操作任务，产生不同的控制信息，据此不同信息控制机器人各运动副的动作。操作任务一般事先编写好。

语言操作机环境计算机操作任务控制内部传感信息外部传感信息图2－4机器人系统的组成1环境：影响机器人作业的几何条件、工作空间内物体的物理特87(1）机器人动作模型表示执行装置在激发信号与随之发生的机器人运动之间的关系。(2)环境模型描述机器人在可达空间内的每一事物。例如，说明由于哪些区域存在障碍物而不能对其起作用。(3)任务程序使计算机能够理解其所要执行的作业任务。(4)控制算法计算机指令的序列，它提供对机器人的控制，以便执行需要做的工作。末端执行装置传动装置关节式机械结构

大多数机械手是具有几个自由度的关节式机械结构，一般具有六个自由度。其中，头三个自由度引导夹手装置至所需位置，而后三个自由度用来决定末端执行装置的方向。(1）机器人动作模型表示执行装置在激发信号与随之发生的机88语言操作机计算机操作任务控制内部传感信息图2－5不含环境的机器人系统对于不具有感知外界环境变化能力的机器人系统，如图2－5所示。语言操作机计算机操作任务控制内部传感信息图2－5892.2工业机器人的分类可按使用范围、控制方式、驱动系统的类型、构成操作机的坐标形式等来区分。一、按代对机器人进行分类第一代机器人：目前工业实际应用的大多数工业机器人为第一代工业机器人。

示教再现（记忆）型工业机器人(图2－6c）简易型工业机器人(图2－6b）固定程序（上下料机）(图2－6a）行程开关或机械挡块操作机工作对象简易可编程序控制操作机工作对象程序及记忆装置操作机工作对象2.2工业机器人的分类可按使用范围、控制方式、驱动系统的90第三代：智能机器人。具有更多人的功能。具有视觉、听觉、压觉、触觉，和语言逻辑判断功能等。处于研究实验室阶段。(图2－6e）第二代：具有视觉信息反馈的工业机器人。带摄像机（图像传感器）或触觉等传感器。(图2－6d）传感器智能机器人(图2－6e）计算机操作机工作对象视觉信息其他信息摄像机力反应和触觉信息“手－眼”协调型工业机器人(图2－6d）小型计算机操作机工作对象视觉信息摄像机触觉信息第三代：智能机器人。具有更多人的功能。具有视觉、听觉、压觉、91二、按用途分（专用工业机器人与通用机器人）1、专用工业机器人：根据主机的具体要求而特定设计。适合大批量自动化生产。特点：程序固定、结构简单、工作对象单一缺点：缺乏通用性、灵活性2、通用工业机器人（可编程序工业机器人）：可通过改变其工作程序而适应不同加工对象的需要。适合于中小批量自动化生产。简易型：只能点位控制－－点焊伺服型：可点位，也可连续轨迹（焊缝跟踪），灵活性较好。三、按控制方式分类:点位控制－－点到点，点点之间不管。--应用最多的机器人。连续轨迹控制：可实现空间任意连续轨迹。典型：焊接机器人。二、按用途分（专用工业机器人与通用机器人）1、专用工业机器人92四、按驱动方式分类:机械传动式－－其驱动通过凸轮、连杆、齿轮齿条、链传动机构、间歇机构等机械传动机构来实现。特点：工作程序固定、运动准确、性能可靠、结构尺寸较大。

主要用于：为工作主机上下料、辅助性工作。气压传动式－－用压缩空气来驱动执行机构。

优点：气源方便、动作迅速、结构简单、造价较低。

缺点：速度不易控制（两个位置）、稳定性差、力量小（气压小于0.6Mpa)、噪音大。四、按驱动方式分类:93液压传动式优点：结构紧凑、传动平稳，动作灵敏。

缺点：密封要求高、不易在高温、低温下工作、制造精度高、要附带电液伺服阀、油箱、滤油换热器等。电力传动式

特点：电机选择品种多，控制灵活方便，传动结构简单－－不用中间转动转换机构。

采用的电机：感应电机、直线电机、功率步进电机等来驱动执行机构。液压传动式94五、按操作机坐标形式来分:直角坐标式－－手部在空间位置上的改变是通过沿着三个互相垂直的轴线移动来实现的。图2－7为三直线移动直角坐标操作机结构示意图。

特点：移动容易实现高精度，而转动构件其工作点的运动精度误差，会因杆件的长度而放大。

优点：易实现高精度、运动分量求解容易。

缺点：占地面积大。五、按操作机坐标形式来分:95第2章工业机器人的结构分析课件96圆柱坐标式－－手部在空间位置上的改变是通过两移＋一转来实现的。图2－8示意图。

优点：占地面积小，采用较多的一种坐标系。圆柱坐标式－－手部在空间位置上的改变是通过97球坐标式－－手部在空间位置上的改变是通过一移（直线）＋两转来实现的。书上图2－9示意图。图2－10Unimate工业机器人（下图所示）

优点：占地面积小，结构紧凑、误差可能大，与球铰点的距离有关。图2－9球坐标式－－手部在空间位置上的改变是通过图2－998图2－10Unimate工业机器人图2－10Unimate工业机器人99第2章工业机器人的结构分析课件100关节式－－手部在空间位置上的改变是通过三个回转运动来实现的。如图2－11示意图。图2－12PUMA500型工业机器人（下图所示）。

这种结构对于确定三维空间上的任意位置和姿态是最有效的。它对于各种各样的作业都有良好的适应性，但其缺点是坐标计算和控制比较复杂，且难以达到高精度。

优缺点：占地面积小，工作空间大、结构紧凑、可过障碍物作业；误差较大，与球铰点的距离有关。图2－11图2－12关节式－－手部在空间位置上的改变是通过图2－11图2－12101关节式机器人的其他形式关节式机器人的其他形式102并联机构机器人－－并联机构的机器人是一种新型结构的机器人，它通过各连杆的复合运动，给出末端的运动轨迹．以完成不同类型的作业。该结构的机器人特点在于刚性好，可用来完成数控机床的一些功能，因此也称之为并联机床。目前已有这方面的样机，它可完成复杂曲面的加工，是数控机床的一种新的结构形式，也是机器人功能的一种拓展。其不足是控制复杂，工作范围比较小，精度也比一般数控机床低一些。并联机构机器人－－并联机构的机器人是一种新型结构的机器人，它103第2章工业机器人的结构分析课件1042.3工业机器人的结构

主要介绍操作机—机器人执行部件的结构:手臂、腕关节、手部装置三部分。一、手臂：支撑机器人的腕关节和手部，并使其在工作空间内运动。达到空间内任意位置，手臂至少需要3个自由度（可以不转动)。不绝对，可利用轨迹来减少自由度而实现任意位置。图2－13（单自由度专用机器人）。二、手臂的机构及运动，与坐标形式有关。图2－14，直角坐标系：三直线移动；图2－15，圆柱坐标系：两直线移动＋一转动；图2－16，关节式坐标系：三回转（但手部上下直线运动)；图2－17，局部闭式链－－平行四边形；图2－18，手部机构的类型－－5类（主要移动、回转、俯仰），实际就：直线移动和回转运动。2.3工业机器人的结构

主要介绍操作机—机器人执行部件的105三、手臂运动的实现

直线运动：

油缸、气缸驱动；齿轮齿条驱动；滚珠丝杠（无自锁、必须考虑制动装置、效率98％）图2－19、图2－20普通丝杠（具有自锁性、不必考虑制动装置）直线电机。回转运动：

一转两移圆柱坐标系手臂绕立柱的转动；

两转一移球柱坐标系手臂上下俯仰与左右摆动；

三回转关节式机器人手臂上下俯仰和绕立柱的回转。常用方案：图2-21～图2-25

三、手臂运动的实现106机器人几乎使用了目前出现的绝大多数传动机构，其中最常用的为谐波传动、RV摆线针轮行星传动和滚动螺旋传动。机器人的常用传动机构机器人传动机构的基本要求：(1)结构紧凑，即同比体积最小、重量最轻；(2)传动刚度大，即承受扭矩时角度变形要小，以提高整机的固有频率，降低整机的低频振动；(3)回差小，即由正转到反转时空行程要小，以得到较高的位置控制精度；(4)寿命长、价格低。

机器人几乎使用了目前出现的绝大多数传动机构，其中最常用的107第2章工业机器人的结构分析课件108第2章工业机器人的结构分析课件109谐波传动工作原理

谐波传动是利用一个构件的可控制的弹性变形来实现机械运动的传递。谐波传动通常由三个基本构件(俗称三大件)组成，包括一个有内齿的刚轮，一个工作时可产生径向弹性变形并带有外齿的柔轮和一个装在柔轮内部、呈椭圆形、外圈带有滚动轴承的波发生器。柔轮的外齿数少于刚轮的内齿数。在波发生器转动时，相应于长轴方向的柔轮外齿正好完全啮入刚轮的内齿；在短轴方向，则外齿全脱开内齿。当刚轮固定，波发生器转动时，柔轮的外齿将依次啮入和啮出刚轮的内齿，柔轮齿圈上的任一点的径向位移将呈近似于余弦波形的变化，所以这种传动称作谐波传动。谐波传动工作原理110特点:

传动比大、体积小、重量轻和效率高外,结构更为简单,承载能力大，传动平稳.特点:传动比大、体积小、重量轻和效率高外,结构更为简单111

二、谐波传动的主要特点(1)

传动比大，单级为50—300，双级可达2x106。(2)传动平稳，承载能力高，传递单位扭矩的体积和重量小。在相同的工作条件下，体积可减小20一50％。(3)齿面磨损小而均匀，传动效率高。当结构合理，润滑良好时，对i=100的传动，效率可达0.85。(4)传动精度高。在制造精度相同的情况下，谐波传动的精度可比普通齿轮传动高一级。若齿面经过很好的研磨，则谐波齿轮传动的传动精度要比普通齿轮传动高4倍。(5)回差小。精密谐波传动的回差一般可小于3’，甚至可以实现无回差传动。(6)可以通过密封壁传递运动。这是其他传动机构难实现的。(7)谐波传动不能获得中间输出，并且杯式柔轮刚度较低。二、谐波传动的主要特点112RV摆线针轮传动RV摆线针轮传动装置，是由一级行星轮系再串联一级摆线针轮减速器组合而成的。二、主要特点与谐波传动相比，RV摆线针轮传动除了具有相同的速比大、同轴线传动、结构紧凑、效率高等待点外，最显著的特点是刚性好，传动刚度较谐波传动要大2—6倍，但重量却增加了1—3倍。该减速器特别适用于操作机上的第一级旋转关节(腰关节)，这时自重是坐落在底座上的，充分发挥了高刚度作用，可以大大提高整机的固有频率，降低振动；在频繁加、减速的运动过程中可以提高响应速度并降低能量消耗。

摆线针轮视频:

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RV摆线针轮传动摆线针轮视频:http://v.youku113传动比大、结构紧凑、体积小、重量轻及效率高的优点.传动比大、结构紧凑、体积小、重量轻及效率高的优点.114滚动螺旋传动滚动螺旋传动是在具有螺旋槽的丝杠与螺母之间放入适当的滚珠。使丝杠与螺母之间由滑动摩擦变为滚动摩擦的一种螺旋传动，滚珠在工作过程中顺螺旋槽(滚道)滚动，故必须设置滚珠的返回通道，才能循环使用。为了消除回差(空回)，螺母分成两段，以垫片、双螺母或齿差调整两段螺母的相对轴向位置，从而消除间隙和施加预紧力，使得在有额定抽间负荷时也能使回差为零。其中用的最多的是双螺母式，而齿差式最为可靠。1一齿轮；2一返回装置；3一键；4一滚珠；5一丝杠；6一螺母；7—支座滚动螺旋传动1一齿轮；2一返回装置；115滚动螺旋特点：(1)摩擦小、效率高。一般情况下，传动的效率在90％以上。(2)动、静摩擦系数相差极小，传动平稳，灵敏度高。(3)磨损小、寿命长。(4)可以通过预紧消除轴向间隙，提高轴向刚度。滚动螺旋传动不能自锁，必须有防止逆转的制动或自锁机构才能安全地用于有自重下降的场合。最怕落入灰尘、铁屑、砂粒。通常，螺母两端必须密封，丝杠的外露部分必须用“风箱”套或钢带卷套加以密封。滚动螺旋特点：滚动螺旋传动不能自锁，必须有防止逆转的116另外，对于齿轮传动、蜗轮传动和齿轮齿条传动，须特别注意消除间隙问题，否则回差很大，达不到应有的转角精度要求。对于链传动、齿形带传动、钢带传动和钢丝绳传动，必须考虑张紧问题，否则也会产生很大的回差。

另外，对于齿轮传动、蜗轮传动和齿轮齿条传动，须特别注意消除间117关节是操作机各杆件间的结合部分，有转动和移动两种类型。工业机器人前三关节通常称作腰关节、肩关节和肘关节，它们构成了操作机的位置机构。后面关节构成了操作机的姿态机构，称作腕部。下面分别讨论这些关节的构造和传动配置。一、腰关节腰关节既承受很大的轴向力、径向力，又承受倾翻力矩，且具有较高的运动精度和刚度。多采用高刚性的RV减速器减速，也可采用谐波传动、摆线针轮或蜗杆减速器。工业机器人关节的构造及其传动配置关节是操作机各杆件间的结合部分，有转动和移动两种类型。工业机118腰关节〔电机上置)1—电机；2—RV减速器，3—支架，6—交叉滚子轴承；5—电缆腰关节〔电机上置)119腰关节(电机下置)1—谐波减速器；2—电机；3—四点接触球轴承腰关节(电机下置)120腰关节1—电机；2—齿轮；3—立柱；4—结合螺栓2134腰关节2134121由上面的图例可以看出，腰关节的构造主要是两种类型：使用交叉滚子或四点接触式轴承的同轴式平行轴式。前者结构紧凑，腰关节高度尺寸小(使用特制抽承的缘故)，但后面关节的各种电缆走线比较困难，大多是在固定的中间柱体外面留有较大的环形空间，使电缆以盘旋的形式松松地套在中间柱体上，当腰支架等机体转动时，电缆犹如盘旋弹簧般收紧或放松。对于平行轴式腰关节，电缆则可方便地通过中空轴，联接于支座的固定接线板上。由上面的图例可以看出，腰关节的构造主要是两种类型：使用交叉滚122二、肩关节和肘关节对于开式连杆结构，肩关节位于腰部的支座上，多采用高刚性的RV减速器减速，也可采用谐波传动或摆线针轮。肘关节位于大臂与小臂的联接处。其结构形式有偏置式或同轴式配置，多采用谐波传动、摆线针轮、齿轮传动等。二、肩关节和肘关节1231—大臂；2—关节1电机；3—小臂定位板；4—小臂；5—气动阀；6—立柱；7—直齿轮；8—中间齿轮；9—机座；10—主齿轮；11—管形连接轴；12—手腕1—大臂；124第2章工业机器人的结构分析课件125同轴减速传动结构同轴减速传动结构126同轴减速传动结构1—腰支座；2、7—RV减速器；3、6—驱动电机；4—大臂；5—曲柄；8—轴承。同轴减速传动结构1—腰支座；127三、直动关节

直动关节可有两种类型；电机驱动和液压驱动。前者多采用滚动丝杠和导柱(轨)式；后者可采用油缸驱动齿轮的倍速移动结构。三、直动关节128四、腕关节作用：联接手臂与手部装置的部件，也称手腕；自由度:2-3个：俯仰、摆动、转动；空间方位容积（SOV)：手臂端点固定后，腕关节在空间扫过一个立体角时所占有的空间的大小。SOV越小，则腕关节的结构越紧凑。四、腕关节129腕关节的结构形式：图2－27腕关节的弯曲式结构：弯曲式结构B,转动式结构R。轴线1轴线2腕关节的弯曲式结构B轴线1轴线2腕关节的转动式结构R表2－1腕关节结构的6种组成形式与功能。

腕关节的结构形式：轴线1轴线2腕关节的弯曲式结构B轴线1轴线130（6）、腕关节BRR式结构（1）a、腕关节RR式结构PYR图2－28腕关节的6种结构组成形式：Pitch-俯仰，Yaw-摆动，Roll-转动。PY（6）、腕关节BRR式结构（1）a、腕关节RR式结构PYR图1311、单自由度手腕

SCARA水平关节装配机器人多采用单自由度手肮。SCARA机器人1、单自由度手腕SCARA机器人132

SCARA机器人操作机的手腕只有绕垂直轴的一个旋转自由度。为了减轻操作机的悬臂重量，手腕的驱动电机固结在机架上。手腕转动的目的在于调整装配件的方位。由于传动为两级等径轮齿形带，所以大、小臂的转动不影响末端执行器的水平方位，而该方位的调整完全取决于腕转动的驱动电机，这是该种传动方式的主要优点，特别适合于电子线路板的插件作业。

2、两自由度手腕两自由度手腕关节有两种常见的配置形式，即汇交式和偏置式。SCARA机器人操作机的手腕只有绕垂直轴的一个旋转自由1331—法兰；2—锥齿轮轴；3—锥齿轮；8，4—弹簧；5，7—链轮；6，9—轴承；10一转壳汇交式两自由度手流1—法兰；2—转壳；3、6—锥齿轮轴；4—小臂；5、7—链轮，8—链；9、10—弹簧偏置式两自由度手腕1—法兰；2—锥齿轮轴；3