要使机器人的手臂具有人臂一样的功能，最基本的条件就是要像人一样具有腕、肘及肩关节等类似的动作。从前边的分析可知，人臂从肩部到脱部（不包括手掌及手指）共有7个自由度。另外，处在自由状态下的任何物体都具有6个自由度，即沿着3个直角坐标轴的移动和绕着3个坐标轴的转动。移动决定了物体在空间某一点的位置，转动则决定了该物体在空间某位置上的方向，或称姿态。机器人的上肢主要是为了拿物体，或拿了工具去加工工件。换句话说，只要机器人的手臂能在空间某位置以及与物体方向相吻合的姿态去拿到物体就达到了目的。根据这一原则，机器人的手臂只须有相对应的6个自由度就可以了。
目前工业机器人的人口数约占机器人总人口数的70％~80％，而工业机器人的手臂自由度数目前一般最多不超过6个。有时为了降低制造成本，在满足生产要求动作的情况下，反而适当地减少l－2个自由度。从技术观点出发，把机器人手臂的6个自由度分成两部分，即臂部确保3个自由度，腕部为l－3个自由度。这样的分法，符合了前面提到的臂部3个自由度决定它在空间的位置，腕部3个自由度决定它的姿态的要求。
机器人臂部3个自由度可以由移动自由度和转动自由度不同型式组合而成，而这种组合型式决定了机器人手臂的运动坐标型式，同时也决定了机器人手臂在空间运动范围的不同形状。各种不同坐标型式的臂部运动即运动范围分为以下四种：
（l）直角坐标型棗由3个移动自由度组合而成，即机器人手臂的运动是沿着直角坐标的X、Y、Z 3个轴方向的直线运动组成。如图 11所示，其臂部只作伸缩、平移和升降运动，在空间的运动范围一般是一个长方体。
（2）圆柱坐标型棗由两个移动自由度和一个转动自由度组成。即机器人手臂的运动是通过沿着圆柱坐标系的中心轴Z的上下方向的升降移动和以Z轴为中心的左右旋转内，以及沿与Z轴垂直的X轴方向的伸缩合成的。如图12所示。由于结构上的限制，它在空间的运动范围一般是一个不完全的中空圆柱形环体。
（3）极坐标由一个移动自由度和两个转动自由度组成。即机器人手臂的运动是通过绕极坐标系的中心轴Z的左右旋转ΦZ和绕着与Z轴垂直的水平轴Y的上下摆动ΦY，以及沿着X轴的伸缩合成的，见图13。它在空间的运动范围一般是一个不完全的中空的扇形圆环体。
（4）关节型棗由三个旋转自由度组成。机器人的手臂运动类似人的手臂，臂部可分为大臂。小臂。大臂与机座的连接称为肩关节，大、小臂之间的连接称为时关节。手臂运动由大臂绕肩关节的旋转ΦZ和俯仰ΦY运动，以及小臂绕时关节的摆动ΦY’合成,见图14.它在空间的运动范围一般是一个中空的几个不完全球体相贯所组成。
机器人手腕一般为一至三个自由度，大都是旋转自由度，这是因为它的运动主要是为了决定手的姿态。其配置情况可视实际需要来决定。一个旋转自由度时，一般绕末端臂杆轴线旋转；两个旋转自由度时，则分别绕两个相互垂直的轴转动；三个旋转自由度时，除了各自绕三个相互垂直的轴转动外，也有以其它方式组合的。
机器人的手
人手由手掌和五个手指组成，其中包含了14个关节。手指和手掌配合起来可以做各种灵巧而复杂的动作。机器人的手只是为了代替人手的部分劳动，因而没有必要，也不可能做得像人手那样灵巧。尤其是工业机器人的手主要的功能动作是夹、抓、提、举，一般都没有手掌，全靠手指抓取、夹持物体，因此，工业机器人的手与其说是“手”，还不如说是“夹钳”。人手夹持物体一般利用拇指和食指或中指对向运动把物体牢牢夹住。例如拿毛笔写字就是拇指和食指、中指对夹。相比之下，无名指和小指作用不大，仅起辅助作用。机器人的手设计时要求简单、实用、易造，所以一般多用对置的两个手指。
为了能够抓取不同形状、大小、重量和材质的物体，机器人的手指可以做成不同形状和大小。一般夹持圆棒形及方形物体可用外夹式两指手，；而夹持大尺寸的空心管状或方形物体，常用向外撑开取物的内撑式两指手；钩形手指适用于类似图19那种形状或中空的物体，可以又提又勾地运送。大型板材、显像管等不宜夹持的物体，常采用气体吸盘或电磁吸盘。用气体吸盘吸引的物体必须平整无凹槽，否则会造成漏气，吸不住物体，而电磁吸盘只适用于提取磁性材料。
如有特殊需要时，可以根据物体的实际情况。
一个简单的二自由度手臂
乐高手臂模型实物图
手臂的伸长法案，液压太贵只好用这个了
手臂伸降部分
这个就是关节
机器人的手（实物模型）
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本帖最后由 留心 于 2006-4-30 01:08 PM 编辑 ]
