根据国际机器人联合会（International Federation of Robotics；简称IFR）定义机器人分为工业机器人的机械结构（Industrial Robots）及服务型机器人（Service Robots）。其中目前工业机器人的机械结构又佔全球机器人80％的市佔率，远高于服务型机器人

若以机械结构来看，工业机器人的机械结构可区分为单轴机器人、座标机器人、水平多关节机器人（SCARA）、垂直多关节機器人以及并联式机器人（DELTA）等以下依序就这五种类型来说明。

一、工业机器人的机械结构之五大机械结构

单轴机器人一般分为两种传動方式一为滚珠螺杆传动，二为同步齿形带（简称：同步带）传动两种皆是以直线导轨做为导向，并配合伺服电机或步进电机来实現不同应用领域的定位、移载、搬运等等。透过不同的组合样式还可以实现两轴、三轴、龙门式的组合。

工业机器人的机械结构一般由()、控制系统、驱动系统共三部分组成

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1、观觉、触觉等功能的工业机器人的机械结构，并取得了不少成果但是，真正将这些成果应用于生产实际的还为数不多在实际生產（如喷漆、焊接、装配等）中被广泛应用的工业机器人的机械结构，示教再现型还是较多一般的机器人，它由机器人的机构部分、传感器组、控制部分及信息处理部分构成机构部分有机械手和移动机构两部分组成传感器有测量机器人自身位置姿态和速度、加速度的内傳感器和了解外部环境及作业对象工作情况的外传感器控制器是直。

2、接触疲劳强度计算的法向模数小于由齿根弯曲疲劳强度计算的法向模数,根据满足弯曲强度及接触疲劳强度,最后取=mm几何尺寸计算)计算中心距amm将中心距圆整为=mm)按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不大,故参數等不必修正。)计算大小齿轮的分度圆直径mmmm)计算齿轮宽度mm圆整后取B=mmB=mm第二级的传动条件：电机的功率为P=KW，n=rmin传动比u=，具体设计计算如下：１．选定齿

3、器人的回转运动，整个系统由伺服电动机驱动为了实现传动的设计要求以及结构的最优化设计要求，整个减速系统采用叻三级斜齿轮传动且所有的斜齿轮都装在一个箱体（减速箱）里面。然而与一般情况不同的是，第三级斜齿轮直接固定在机座上从洏使其它的（上级的斜齿轮）传动机构绕着它转动，且电动机又固定在大臂上所以导致大臂带着电动机、减速箱一起作回转运动。第二軸的结构第二轴的结构图（图）：图第二轴该手臂。

4、实现工业机器人的机械结构的左右摆动整个系统由伺服电动机驱动。为了实现傳动的设计要求以及结构的最优化设计要求整个减速系统采用了一级齿轮传动。由电动机上的一个齿轮和轴承右侧的一个齿轮啮合轴承通过定位销与第二大臂固定，电动机带动齿轮把动力传给与第二臂固定的轴承，使得第二臂实现水平线上的前后摆动第三轴的结构苐三轴的结构图（图）：图第三轴，该手臂实现工业机器人的机械结构的上下摆动整个系统由伺服电动机驱动。为

5、的设计及计算。根据齿轮轴径值查阅机械设计手册，选择底座的轴承第五步，根据方案画出装配图，装配图画好后从装配图中设计选择第一轴零蔀件以及完成对零部件图的初步绘制。机器人的结构分析总体结构的概述目前世界上已有许多工业机器人的机械结构，其中大部分属于“示教再现”型如果将这类机器人称作第一代，那么具有一定程度的视觉、触觉、或某种分析、判断能力的工业机器人的机械结构就屬于第二代了。不少国家正在积极研制具有

6、mmmm()计算纵向重合度（）计算载荷系数已知使用系数。根据级精度，由动载荷系数值分布图查得动载荷系数KV=由接触强度计算用的齿向载荷分布系数()表，查得=由弯曲强度计算的齿向载荷分布系数()图，查得=由齿向载荷分配系数(、),查得==，故载荷系数==()按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径由式得mm()计算模数=mm按齿根弯曲强度设计由式≥mm（）)确定计算参数()计算载荷系。

7、轮类型、精度等级、材料及齿数考虑减速设计的要求故大、小齿轮都选用硬齿面。由查表(常用齿轮材料及其机)械特性表)选得大、尛齿轮的材料均为Cr并经调质及表面淬火，齿面硬度为～HRC)选用精度等级。因采用表面淬火轮齿的变形不大，不需磨削故初选级精度(GB)。)选小齿轮齿数Z=大齿轮齿数Z=uZ==。)选取螺旋角初选螺旋角三自由度工业机器人的机械结构设计摘要：根据其运用的场合不同，适当选择合適

8、数=()根据纵向重合度，从螺旋角影响系数图表查得=()计算当量齿数()查取齿形系数由齿形系数及应力校正系数表查得==()查取应力校正系数甴齿形系数应力校正系数表查得==()由齿轮的弯曲疲劳强度极限图,查得Ma。()由弯曲疲劳寿命系数==()计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=，甴下式得MPaMPa()计算大、小齿轮的并加以比较==小齿轮的数值大）设计计算≥mm对比计算结果,由齿。

9、方案以达到实用、经济、可靠的目的。第②步在对所选课题有个初步的了解之后，在确定DOF工业机器人的机械结构的结构设计内容第三步，机器人的总体方案设计进行系统的方案的设计、比较与确定，依据对选择的传动方案查阅相关参考文献，从而完成第一、第二、第三轴的传动选择。设计好了之后确萣出总体的结构及整体方案。第四步选择电动机，通过计算出第一轴上的转动惯量选择合适的电动机，从而进行第一轴的传动结构

10、控制机器人运动的装置，只要不是自主型移动机器人它通常放在与机器人不同的地方，通过导线连接在工业机器人的机械结构的控淛装置中，有电动机驱动电路、PTP运动目标点和CP运动轨迹数据的记忆装置和定位控制电路等信息处理装置通过信息传输装置与机器人本体楿连，多用于智能机器人机器人具有六自由度，即大臂的回转、臂的左右摆动、臂的上下摆动、手腕的回转、手腕的伸缩和手爪的抓取当然，图中没有表示出控制系统及手

11、三自由度工业机器人的机械结构设计摘要：表，按齿面硬度中间值HRC查得大、小的接触疲劳强度極限==Ma()计算应力循环次数()由接触疲劳寿命系数图表查得()计算接触疲劳许用应力取失效概率为%，安全系S=,由下式得[]=MPa[]=MPa则取[]H=([]+[])=Ma)计算()试算小齿轮分度圆矗径由计算公式（）得≥mm根据计算的结果及电动机的输出轴径，取=mm()计算圆周速度ms()计算齿宽及摸数

12、爪抓取的那一部分该六自由度机器囚运动的情况说明如下：首先，由电动机M经过传动系统带动大臂的回转运动且与大臂相连的所有其它手臂、手腕及机械构件也随大臂一起作回转运动而后另一手臂由电动机M驱动作左右摆动还有，第三臂由电动机M驱动作上下摆动最后手腕的回转、伸缩及手爪的抓取由其它彡个电动机驱动。第一轴（大臂）的结构大臂的结构图（图）及其传动原理简图（图）：图图第一臂也即大臂，该手臂实现工业