腕部俯仰局部图例：
电机M4→减速器R4→链轮副 C4→俯仰运动n4
肘关节局部图例：
电机M3→两级同步带传动B3、 B3′→减速器R3→肘关节摆动n3
肩关节局部图例：
电机M2→同步带传 动B2→减速器R2→肩 关节摆动n2
作业：
1、设计一种机器人小臂相对于大 臂的直线运动的运动方案，动力源 为电机驱动，用示意图表达。
世博期间，一旦面临降雨，世博轴也能“轻松应 对”。机施公司透露，世博轴底部还设置了雨水沟渠 ，用来收集雨水。除了满足特大暴雨时的蓄洪要求， 雨水在经过处理后，还能用于浇灌和世博轴内“小气 候”的调节。
一、臂部设计的基本要求
1．承载能力足：
手臂是支承手腕的部件，设计时不仅要考虑抓取物 体的重量或携带工具的重量，还要考虑运动时的 动载荷及转动惯性。
4．重量轻、转动惯量小：
为提高机器人的运动速度，要尽量减少臂部运动部分 的重量，以减少整个手臂对回转轴的转动惯量。
5．合理设计与腕部和机身的连接部位：
臂部的安装形式和位置不仅关系到机器人的强度、刚 度和承载能力，而且还直接影响到机器人的外观。
二、机械臂的运动形式
1．直角坐标型：
臂部由三个相互正 交的移动副组成 。带动腕部分别 沿 X、Y、Z 三 个 坐标轴的方向作 直线移动。结构 简单，运动位置 精度高。但所占 空间较大，工作 范围相对较小。
各运动的协调： 称为5轴关节型机器人。
五轴关节型机器人手臂运动图例（1）：
偏转 肘转
肩转
俯仰
腰转
腰转姿态
五轴关节型机器人手臂运动图例（2）：
肩关节、肘关节与手腕的协调
3．关节型机械臂的结构（2）
各运动的实现：
– 腕部的旋转：
电机M5→减速器R5→链轮副C5→锥齿轮副G5→旋转运动n5
– 腕部俯仰：
此前，世博轴顶部的索膜结构也已完工。建设者 总共安装了69块巨大的白色膜布，面积达68000平方 米。如此巨大的膜布厚度仅为1毫米，但其设计张拉力 每米达5吨，是当今世界强度最高的膜材。
世博轴是一个由商业服务、餐饮、会展服务等多 功能组成的大型商业、交通综合体。长度大约为1000 米，宽约110米，跨越4条城市道路，联系5个街区， 连通3个轨道交通站。在世博轴设置6个阳光谷，考虑 的是把阳光和空气引入地下，“降低”建筑密度。此 外，世博轴还引入黄浦江水作冷热源，用全生态绿色 节能技术营造舒适宜人的室内环境。
1．手臂直线运动机构
常见方式：
– 行程小时：采用油缸或汽缸直接驱动；
– 当行程较大时：可采用油缸或汽缸驱动齿条传动的倍增
机构或采用步进电机或伺服电机驱动，并通过丝杆螺母 来转换为直线运动。
典型结构：
– 油缸驱动的手臂伸缩运动结构 – 电机驱动的丝杆螺母直线运动结构
油缸—齿条机构图例：
电机驱动丝杆螺母直线运动结构图例：
槽钢（GB707-88）
1、槽钢的型号与高度尺寸h有关， 如：10号槽钢即指其高度尺为 100mm。 2、其它参数如截面积、单位长度的 理论质量、截面静力矩等可查相应 的设计手册。
3、导向性能好，定位精度高：
为防止手臂在直线运动中，沿运动轴线发生相对转动 ，应设置导向装置。同时要采用一定形式的缓冲措 施。
机械臂结构
ห้องสมุดไป่ตู้
上海世博轴阳光谷焊接施工
机器人焊接阳光谷11060个节点 连接世博中国馆、主题馆、世博中心、演艺中心的世博
轴今天上午完成了主体结构施工。上海建工机施公司董事 长张立新透露，在6个形如喇叭、距地30米高空的阳光谷的 施工中，机施公司动用了机器人，焊接了11060个节点。
作为世博轴的最大亮点，6个阳光谷尺寸不一、间距不 一、形状也不完全一样。阳光谷的基本构建为方形钢管， 几根钢管连接于同一点，称为“节点”。机施公司副总工 程师陈晓明表示，阳光谷施工中采用的机器人，外形根据 施工环境而改变，“编制程序后，给机器人发指令，随后 机器人开始做动作。”目前，这一套机器人施工技术，已 纳入国家863计划。
2．圆柱坐标型：
臂部由一个转动副和 两个移动副组成。 相对来说，所占空 间较小，工作范围 较大，应用较广泛 。
3．关节型：
由动力型旋转关节和 前、下两臂组成。 关节型机器人以臂 部各相邻部件的相 对角位移为运动坐 标。动作灵活，所 占空间小，工作范 围大，能在狭窄空 间内饶过各种障碍 物。
三、典型机械臂结构
2．刚度高：
为了防止臂部在运动过程中产生过大的变形，手臂的 截面形状要合理选择。
工字型截面的弯曲刚度一般比圆截面大，空心管的
弯曲刚度和扭转刚度都比实心轴大得多。
工字钢（GB706-88）：
1、工字钢的型号与高度尺寸h有关， 如：10号工字钢即指其高度尺寸为 100mm。 2、其它参数如截面积、单位长度的理 论质量、截面静力矩等可查相应的设 计手册。 3、工字钢的长度按长度系列购买。如： 5~19m。
电机M4→减速器R4→链轮副C4→俯仰运动n4
– 肘关节摆动：
电机M3→两级同步带传动B3、B3′→减速器R3→肘关节摆动n3
– 肩关节的摆动：
电机M2→同步带传动B2→减速器R2→肩关节摆动n2
关节型机器人传动 系统图：
腕部旋转局部图例：
电机M5→减速器R5→链轮 副 C5→锥齿轮副G5→旋转运动n5
2．手臂的回转运动机构
常见方式：
– 常见的有齿轮传动机构，链轮传动机构，活塞及连杆 传动机构等。
曲柄滑块机构：
– 假设滑块是主动件，当滑块沿一定的导轨移动时，可 以推动曲柄做摆动或圆周运动。
典型机构：
– 液压缸—连杆回转机构：
平面四杆机构图例：
双曲柄机构
平面四杆机构
双摇杆机构
平面四杆机构演变图例：
曲柄滑块机构
双臂机器人手臂结构图例：
运动特点：
1—铰接活塞缸
手臂关节的回转运 动是通过液压缸-连 杆机构实现。控制
2—连杆 3—手臂 4—支承架
活塞的行程就控制
了手臂摆角的大小。
齿轮驱动回转机构图例：
存在的运动型3式．：关节型机械臂的结构（1）
– 机身的旋转运动； – 肩关节和肘关节的摆动； – 腕关节的俯仰和旋转运动；