六關(guān)節型機器人,又稱(chēng)之為“六自由度型機器人”。是我們大型工業(yè)生產(chǎn)中,使用相當廣泛的一種機器人。
作為一個(gè)基本的六關(guān)節型機器人,亦是最常見(jiàn)的六關(guān)節型機器人。其基本結構為由六個(gè)轉軸,組成的空間六桿開(kāi)鏈結構機器人。由七個(gè)部件和六個(gè)關(guān)節連結而成的,擁有六個(gè)自由度,每個(gè)自由度均為旋轉關(guān)節,具有與外界交互性能良好的開(kāi)式結構。
六關(guān)節型機器人的機械結構部件由主要是以三個(gè)主要部件所組成:機身部件、手臂部件、手腕及手部部件所組成的。
絕大多數的六關(guān)節型機器人都是以機座回轉式的機身部件為基礎,他的作用是直接連接、支承和傳動(dòng)機器人的主要運動(dòng)機構。而六關(guān)節類(lèi)的機器人通常是用在汽車(chē)或者其他較大型設備的生產(chǎn)流水線(xiàn)里,需要一套運動(dòng)范圍相對較大且可以有效率的進(jìn)行生產(chǎn)的機器人設備,這也是六關(guān)節機器人通常使用回轉式機座型機身的原因。
連結在機身上進(jìn)行承載傳動(dòng)的,則是該類(lèi)機器人最主要的部分,亦是關(guān)節使用最多的運動(dòng)機構,通常為機械臂形式的手臂部件。通常手臂部件是由與機身部件相連接的大臂帶動(dòng)的第二關(guān)節、第三關(guān)節和小臂與手部組成的第四關(guān)節所形成的,手臂部件的作用是支承腕部和、手部,并帶動(dòng)它們在空間運動(dòng)。
手臂部件(簡(jiǎn)稱(chēng)“臂部”),在六關(guān)節類(lèi)的機器人身上,比較常使用的是“轉動(dòng)伸縮型臂 部結構”。該類(lèi)臂部的好處,是使得機器人的工作范圍大適應性廣,配合其大角度大范圍的手腕活動(dòng),使它工作時(shí)位置的適應性很強。是在實(shí)際生產(chǎn)中,對于大幅度提高大型設備的生產(chǎn)效率,起到了一個(gè)良好的基礎作用。
而在整套機械結構末端的,是其腕部及其手部部件,主要是由腕部與臂部連結的第四關(guān)節和手部自身旋轉或者夾持所用到的第五、第六關(guān)節所組成的。它的主要作用是確定手部的作業(yè)方向,而多數將腕部結構的驅動(dòng)部分安排在小臂上。
要確定手部的作業(yè)方向,一般需要三個(gè)自由度,這三個(gè)回轉方向為:
(1) 臂轉:繞小臂軸線(xiàn)方向的旋轉。(第四關(guān)節的旋轉)
(2)手轉:使手部繞自身的軸線(xiàn)方向旋轉。(第五關(guān)節的旋轉)
(3)腕擺:使手部相對于臂進(jìn)行擺動(dòng)。(第六關(guān)節的旋轉)
在實(shí)際的生產(chǎn)中,這套部件決定了該類(lèi)型機器人在操作流水線(xiàn)上的生產(chǎn)方式,機器人的手部是最重要的執行機構,是實(shí)際生產(chǎn)中最重要的一個(gè)環(huán)節,他決定了產(chǎn)品生產(chǎn)的效率和質(zhì) 量。在工業(yè)生產(chǎn)中用到的六關(guān)節類(lèi)機器人,通過(guò)運用不同類(lèi)型的手部進(jìn)行著(zhù)各種直接的生產(chǎn)操作。
總體而言,六關(guān)節型機器人其第一關(guān)節旋轉軸(基座旋轉軸)、第四關(guān)節旋轉軸、第六關(guān)節旋轉軸(手腕端部法蘭安裝盤(pán)的旋轉中心)在同一個(gè)平面內;第二關(guān)節旋轉軸、第三關(guān)節旋轉軸以及第五關(guān)節旋轉軸互相平行,而且與前面提到到平面垂直;另外,還需要保持四關(guān)節旋轉軸線(xiàn)、第五關(guān)節旋轉軸線(xiàn)以及第六關(guān)節旋轉軸線(xiàn)相交于一點(diǎn)。采用該種結構的工業(yè)機器人可以使得其運動(dòng)學(xué)算法最為簡(jiǎn)單可靠。