工业机器人的机械系统普通由一系列连杆、枢纽或其他情势的运动副所构成。机械系统平常包罗机座、立柱、腰枢纽、臂枢纽、腕关节跟手爪等，组成一个多自由度的机械系统。若是工业机器人的机身具有行走机构便组成行走机器人；若是机身没有具有行走及腰转机构，则组成单机器人臂。手臂普通由上臂、下臂跟伎俩构成。末尾执行器是间接装在伎俩上的一个紧张部件，它可以是两手指或多手指的手爪，也可以是喷漆枪、焊枪等功课对象。

主体布局的根本情势

工业机器人主体布局中各个枢纽运动副跟连杆构件构成了分歧的坐标情势。罕见的主体布局情势有：直角坐标情势、圆柱坐标情势、球面坐标情势、枢纽坐标情势。

1.直角坐标情势机器人

如图4.1所示，那一类机器人手部空间的地位变更是经由过程沿着三个彼此垂直的轴线挪动去实现的，那类情势的机器人常使用于出产设备的高低料跟高精度的拆卸跟检测功课。普通直角坐标情势机器人的手臂可^垂直高低挪动轴标的目的），并可以沿着滑架跟横梁上的导轨^止程度二维立体的挪动。明显直角坐标情势机器人布局存在3个自由度。

直角坐标情势机器人存在以下优点：

布局简略。

编程简单，正在尤，r，z三个标的目的的运动不耦合，便于控制系统的计划。

直线运动速率快，定位精度下，避障机能较好。

同时因为该类型机器人必需采取导轨，也有以下缺陷跟问题：

举措规模小，灵活性较差。

导轨布局较庞大，保护比力难题，导轨裸露面大，不如迁移转变枢纽密封性好。

布局尺寸较大，占地面积较大。

挪动部门惯量较大，增长了对驱动机能的要求。

2.圆柱坐标情势机器人

圆柱坐标机器人经由过程两个挪动跟一个迁移转变去实现手部空间地位的转变，其主体存在3个自由度：腰部迁移转变、起落运动，手臂伸缩运动。

圆柱坐标情势机器人次要有以下优点：

控制精度较下，节制较简略，结构紧凑。

比照直角坐标情势，正在垂直跟径向的两个往复运动可以采取伸缩套筒式布局，正在腰部迁移转变时可以把手臂缩回去，从而减小了转动惯量，改良了力学负载。

圆柱坐标情势机器人的次要缺陷是：因为机身布局的缘故原由，手臂不能到达底部，减小了机器人的事情规模，同时布局也较重大。

3.球面坐标情势机器人

如图4.3所示，机械手可能做里外伸缩挪动，正在垂直立体内摆动曾经绕底座正在水平面内挪动，由于这类机器人的事情空间造成球面的一部分，故称为球面坐标机器人，其计划跟控制系统比较复杂，美国UnimaTIon公司的UnimaTIon系列机器人就是球面坐标情势的代表，其手臂伸缩采取液压驱动的挪动枢纽，绕垂直跟程度轴线的迁移转变也采取了液压伺服系统。

球面坐标情势机器人的特色是：占地面积较小，结构紧凑，地位精度尚可，但避障机能较差，存在均衡问题。

4.枢纽坐标情势机器人

这类类型的机器人次要由底座、大臂跟小臂构成。如图4.4所示，大臂跟小臂间的迁移转变枢纽称为肘关节，大臂跟底座间的迁移转变枢纽称为肩关节。底座可以绕垂直轴线迁移转变，称为腰枢纽。它是一种广泛应用的拟人化机器人

枢纽坐标情势机器人次要有以下优点：

结构紧凑，占地面积小。

灵活性好，手部达到地位好，存在较好的避障机能。

不挪动枢纽，枢纽密封机能好，摩擦小，惯量小。

枢纽驱动力小，能耗较低。

枢纽坐标情势机器人的缺陷有：

运动进程中存在均衡问题，节制存在耦合。

当大臂跟小臂伸展开时，机器人布局刚度较低。

主体布局的计划

工业机器人主体布局及其机身计划时须要留神，作为全部机器人支持的主体该当存在充足年夜的刚度、强度跟稳定性；主体布局自身该当保障运动灵巧，制止正在结构设计上呈现自锁卡死的问题，取舍适合的驱动方法，布局安插公道。

另外机器人主体布局资料的取舍方面，应从机器人的机能要求跟知足机器人的计划跟建造要求动身。同平凡机器布局的计划近似，用来支持、毗邻、流动机器人的各部门的资料该当是结构性的资料。此外思量到机器人整体也是运动的，其资料质量应轻。精密机器人对资料的刚度跟振动方面均有要求，节制振动也须要从加重重量跟抑止振动两方面思量，也与资料自身的抗振性慎密相关。精确选用结构件资料可降低机器人的本钱价钱，更顺应机器人的高速化、下载荷化及高精度化，和静力学及动力学的特性要求。