機器人的傳動和布局設(shè)計從理論上講應(yīng)該是比較成熟的領(lǐng)域，如果有樣機，拆開一看就可以知道大部分的結(jié)構(gòu)。但是在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計經(jīng)驗、裝配規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)化、零配件的按需定制以及供應(yīng)鏈優(yōu)化等方面國內(nèi)廠商還需要很長時間的積累。

本文以KUKA為例，分協(xié)作機器人iiwa和傳統(tǒng)機器人KR兩個大系列。

協(xié)作機器人iiwa

當(dāng)前主流的協(xié)作機器人都采用“模塊化”思想的關(guān)節(jié)設(shè)計，采用直驅(qū)電機+諧波減速器的方式，每個關(guān)節(jié)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本一致，只是大小不太一樣，例如iiwa的每個軸基本都是下圖這樣：

每一個關(guān)節(jié)中都包含了電機、伺服驅(qū)動、諧波減速器、電機端編碼器、關(guān)節(jié)端位置傳感器和力矩傳感器，電機和減速器采用直連。

整個關(guān)節(jié)在機器人內(nèi)部的布局如下：

傳統(tǒng)機器人KR

對于KR系列這一類的傳統(tǒng)機器人來講，末端的布局一般按照滿足“三軸軸線交于一點”的基本原則來做，主要區(qū)別在于三個電機的布置和傳動方式。

KUKA之前的很多機器人都采用4、5、6三軸電機布置在小臂后方，通過同心軸+傘齒輪/同步帶的方式傳動到手腕的方式，以KR5為例：

三個電機的動力通過同心軸傳到手腕，腕部結(jié)構(gòu)如下：

放大圖：

總結(jié)

近幾年KUKA新推出的agilus系列機器人為了追求纖細(xì)緊湊的外表，采用了將4、5、6三軸電機內(nèi)置在小臂內(nèi)部的方式。

其實就傳統(tǒng)工業(yè)機器人來講，各家主要的差別在于5軸和6軸的布置方式，外資品牌借助于深厚的設(shè)計功底和強大的定制能力，普遍采用齒輪或者同步帶的方式用作動力傳輸，將電機布置的比較靠后，因此機器人小臂和手腕部位做的比較緊湊。

而國產(chǎn)廠商受限于成品電機的尺寸、齒輪的精度和噪音、裝配經(jīng)驗不足的問題，5、6軸多采用直連或者單同步帶的方式，導(dǎo)致腕部尺寸普遍偏大。

機械是一門博大精深的學(xué)科，可惜國內(nèi)總是有一種“機械很簡單”的論調(diào)。