机构、关节与结构

运动链

把若干连杆用关节串接起来,你得到的就是运动链——一整串相连的坚硬部件,以及它们之间那些可活动的连接。单独一根连杆只会呆在那里;把几根连杆用关节串在一起,你就有了一个能伸、能屈、能摆姿势的机构。机械臂就是一条运动链:底座,接着一个关节,再接一根连杆,再一个关节,再一根连杆,如此一路延伸到手。这条链就是机器人整副机械骨架,由两样基本材料搭成——刚性的连杆,以及让它们运动的关节。

连杆和关节的排列顺序与种类,决定了这条链能做的一切。每个关节添上一种运动方式,每根连杆又把那运动向外多带固定的一段距离,于是整条链就决定了它最远的那一端能走到哪里、能摆成什么朝向。工程师只要按顺序把关节列出来就能描述一台机械臂,比如 RRP——转动、转动、移动——一眼就能看出它是怎么弯、怎么滑的。

运动链有两种形态。开链是一条带着自由端的单线连杆,就像一条伸向空中的手臂——灵活、够得远,但略显软晃。闭链则绕回自身,让连杆围成一个环,就像由几根支杆组成的三角形——硬得多、也强得多,但可动的自由度更少。我们熟悉的机械臂大多是开链;许多高精度、重负载的机器则用闭链。

用手指从机械臂被固定的底座一路描到它的夹爪:你经过的每一段刚性部件、每一个关节,都是这同一条运动链上的一节。

从底座到夹爪,连杆与关节交替排列——这就是运动链。

开链末端有一个自由的尖端,比较灵活;闭链绕回自身,更坚硬却不那么灵活。

又称
kinematic chain运动链运动学链