什么是關節(jié)機器人？

關節(jié)機器人(Robot joints)，也稱關節(jié)手臂機器人或關節(jié)機械手臂，是當今工業(yè)領域中最常見的工業(yè)機器人的形態(tài)之一。適合用于諸多工業(yè)領域的機械自動化作業(yè)，比如，自動裝配、噴漆、搬運、焊接等工作。

關節(jié)機器人的分類

關節(jié)機器人的擺動方向有鉛垂方向和水平方向兩種，因此這類機器人又可分為垂直關節(jié)機器人和水平關節(jié)機器人。 

垂直關節(jié)機器人如上圖所示，模擬了人類的手臂功能，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個自由度構成。其動作空間近似一個球體，所以也稱多關節(jié)球面機器人。

其優(yōu)點是可以自由地實現(xiàn)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。其動作范圍很寬。

缺點是結構剛度較低，動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、點焊接等作業(yè)場合。 

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

水平關節(jié)機器人的優(yōu)點是在垂直方向上的剛性好，能方便地實現(xiàn)二維平面上的動作，在裝配作業(yè)中得到普遍應用。 

此外，還可以 按照關節(jié)機器人的工作性質分類，可分為很多種，比如：搬運機器人，點焊機器人，弧焊機器人，噴漆機器人，激光切割機器人等。

關節(jié)機器人的優(yōu)缺點

關節(jié)機器人的優(yōu)點

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。關節(jié)坐標式機器人可以使其手部進入像汽車車身這樣一個封閉的空間內(nèi)進行作業(yè)，而直角坐標式機器人不能進行此類作業(yè)。

3）因為沒有移動關節(jié)，所以不需要導軌。轉動關節(jié)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）所需關節(jié)驅動力矩小，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。

關節(jié)機器人的缺點

1）肘關節(jié)和肩關節(jié)軸線是平行的，當大、小臂舒展成一直線時，雖能抵達很遠的工作點，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有運動學上的退化行為。

3）價格高，導致初期投資的成本高。

六軸關節(jié)機器人的運動方式

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型，具有高靈活性、超大負載、高定位精度等眾多優(yōu)點。那六個軸的各自運動路徑如何，以FANUC robot R-2000 iB來進行詳細解讀。

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（B軸）

J6手腕回轉（T軸）

詳細了解六關節(jié)機器人詳細運動方式和其應用領域請戳下方視頻：

六軸關節(jié)機器人的機械結構

上圖為常見的六軸關節(jié)機器人的機械結構，六個伺服電機直接通過減速器、同步帶輪等驅動六個關節(jié)軸的旋轉。六軸工業(yè)機器人一般有6個自由度，常見的六軸工業(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（B軸）和手腕回轉（T軸）。6個關節(jié)合成實現(xiàn)末端的6自由度動作。

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

詳細動圖請戳下方視頻：

文章來源：數(shù)控自動化