机器人中轴承起着很重要的效果，用于翻滚关节的轴承有多 种方法，球轴承是机器人结构中最常用的轴承。球轴承能接受径向 和轴向载荷，冲突较小，对轴和轴承座的刚度不灵敏。图4-2（a） 所示为一般向心球轴承，图4-2（b）所示为向心推力球轴承。这两 种轴承的每个球和滚道之间只要两点触摸（一点与内滚道，另一点 与外滚道）。为完成预载，此种轴承有必要成对运用。图4-2（c）所 示为四点触摸球轴承。该轴承的滚道是尖拱式半圆，球与每个滚道 两点触摸，该轴承经过两内滚道之间恰当的过盈量完成预紧。因此， 四点触摸球轴承的长处是无空隙，能接受双向轴向载荷，尺度小， 承载才能和刚度比相同巨细的一般球轴承高1.5倍；缺陷是价格较高。

  ③外部驱动组织驱动臂部的方法。外部驱动组织驱 动臂部的方法适合于传递大转矩的反转运动，选用的传 动组织有滚珠丝杠、液压缸和气缸。

  ④驱动电动机设备在关节内部的方法。驱动电动机 设备在关节内部的方法称为直接驱动方法。

  ①翻滚导轨按翻滚体分为球、圆柱滚子和滚针。 ②翻滚导轨按轨迹分为圆轴式、平面式和滚道式。 ③翻滚导轨按翻滚体是否循环分为循环式和非循环式。 这些翻滚导轨各有特色，装有滚珠的翻滚导轨适用于 中小载荷和小冲突的场合，装有滚柱的翻滚导轨适用于重 载和高刚性的场合。受轻载滚柱的特性接近于线性绷簧， 呈硬绷簧特性；滚珠的特性接近于非线性绷簧，刚性要求 高时应施加必定的预紧力。

  液压驱动的输出力和功率很大， 能构成伺服组织，常用于大型机器人 关节的驱动。美国Unimation公司生 产的Unimate型机器人选用了直线液 压缸作为驱动元件。Versatran机器人 也运用直线液压缸作为圆柱坐标式机 器人的笔直驱动元件和径向驱动元件。

  ①驱动组织与反转轴同轴式。驱动组织与反转轴同 轴式的驱动组织直接驱动反转轴，有较高的定位精度。但 是，为减轻分量，要挑选小型减速器并添加臂部的刚性。 它适用于水平多关节型机器人。

  ②驱动组织与反转轴正交式。分量大的减速组织安 放在基座上，经过臂部的齿轮、链条传递运动。这种方法 适用于要求臂部结构严密相连的场合。

  直接驱动方法是把驱动器的动力经过 减速器、钢丝绳、传送带或平行连杆等装 置后传递给关节。直接驱动方法包括带减 速器的电动机驱动和远距离驱动两种。目 前大部分机器人的关节是直接驱动。

  中小型机器人一般都会选用一般的直流伺服电动机、沟通 伺服电动机或步进电动机作为机器人的履行电动机，因为 电动机速度较高，输出转矩又大于驱动关节所需求的转矩， 所以必定要运用带减速器的电动机驱动。可是，直接驱动带 来了物理运动中不可避免的差错，引起冲击振荡，影响机 器人体系的可靠性，并添加关节分量和尺度。因为手臂通 常选用悬臂梁结构，因此多自在度机器人关节上设备减速 器会使手臂根部关节驱动器的负载增大。

  1 机器人驱动体系概述 2 机器人驱动体系比较 3 机器人液压驱动体系 4 机器人气压驱动体系 4 机器人电气驱动体系

  本模块首要介绍机器人的驱 动体系，内容有机器人的直接 驱动方法与直接驱动方法，液压、 气压、电动驱动的元件与特色， 液压驱动体系的组成与作业原理， 液压驱动体系的首要设备；气压 驱动体系的组成与作业原理，气 压驱动体系的首要设备；直流电 动机与直流伺服电动机的结构原 理与参数，步进电动机的结构原 理。

  驱动元件是履行设备，便是依照信号的指 令，将来自电、液压和气压等各种动力的能量 转化成旋转运动、直线运动等方法的机械能的 设备。依照运用的动力来分，驱动元件首要分 为电动履行设备、液压履行设备和气压履行装 置。因此，机器人关节的驱动元件有液压驱动 元件、气压驱动元件和电动机驱动元件。

  机器人中衔接运动部分的组织称为关节。关节有转 动型和移动型，别离称为翻滚关节和移动关节。

  （1)翻滚关节。 翻滚关节便是在机器人中简称为关节，是机器人的 衔接部分，它既衔接各组织，又传递各组织间的反转运动 （摇摆），用于基座与臂部、臂部与臂部、臂部与手部等 衔接部位。关节由反转轴、轴承和驱动组织组成。

  运用这样的直接驱动方法的机器人一般称为DD机器人 (direct drive robot，DDR)。DD机器人驱动电动机经过机 械接口直接与关节衔接，驱动电动机和关节之间没有速度和 转矩的转化。

  日本、美国等工业发达国家现已开宣布功用优异的DD 机器人。美国Adept公司研制出带有视觉功用的四自在度平 面关节型DD机器人。日本大日机工公司研制成功了五自在 度关节型DD 600V机器人，其功用指标为：最大作业范围 为1.2 m，可搬分量为5 kg，最大运动速度为8.2 m/s，重 复定位精度为0.05 mm。

  高输出转矩的驱动器有油缸 式液压设备和力矩电动机等，其 中液压设备在结构和冲突等方面 的非线性要素很强，所以很难体 现出直接驱动的长处。因此，在 20世纪80年代所开发的力矩电动 机选用了非线性的轴承机械体系， 得到了优秀的逆向驱动才能（以 关节一侧带动驱动器的输出轴）。

  (1)液压简单到达较高的单位面积压力（常用油压为25～63 kg/cm2），体积较小。

  直接驱动方法是指驱动器的输出轴和机器人手 臂的关节轴直接相连的方法。直接驱动方法的驱动 器和关节之间的机械体系较少，因此可以削减冲突 等非线性要素的影响，操控功用比较好。但是，为 了直接驱动手臂的关节，驱动器的输出转矩有必要很 大。此外，因为不能疏忽动力学对手臂运动的影响， 操控办理体系还有必要考虑到手臂的动力学问题。