隨著科學技術的快速發展，光機電一體化技術應運而生。光機電一體化技術是機械技術、光電技術、電子技術以及計算機技術等群體技術的綜合運用。光機電一體化技術涉及機械制造、交通、家電、儀器儀表、醫療、玩具娛樂等眾多行業，在工業和經濟發展中有著重要的地位。信息、生物、空間、海洋、新材料、新能源等高科技領域，國防裝備的信息化、現代化及傳統產業的改造都離不開光機電一體化技術的發展。

光機電一體化技術發展迅速，其中各項技術正從原來的技術體系分離出來，具有較強的系統特色和相對獨立的研究和應用領域。隨著微電子技術和微系統技術的發展，光機電一體化技術的應用與發展進入了一個全新的階段。機電產品和光機電產品成為家電、醫療器材、玩具等產業的主要產品；光機電一體化技術對于工業設備改造、提高制造裝備精度和效率起到了重要的作用；光機電一體化技術在航空航天、國防、智能機器人研制等凸現國家綜合實力的科研領域中更是地位突出。

《光機電一體化系統常用機構》一書包括光機電一體化系統常用機構的設計理論、基本構成、機構特點、關鍵技術、典型案例和應用特性等，其中，既以數控機床、加工中心、三坐標測量儀、工具顯微鏡、工業機器人、激光打印機等經典光機電一體化產品的常用機構為例，系統介紹了這些產品所含機構的組成特性和應用特點，又以激光切割機、光電經緯儀、車輪和履帶式機器人、仿生機器人、CT掃描機、光盤驅動器等新興光機電一體化裝置的實用機構為例，詳細分析了這些裝置所含機構的組成特性和應用特點，并展示了光機電一體化系統常用機構的新技術和新成果。

1. 形狀可變履帶機器人

所謂形狀可變履帶機器人，是指該機器人所用履帶的構形可以根據地形條件和作業要求進行適當變化。圖8-44所示為一種形狀可變履帶機器人的外形示意圖。該機器人的主體部分是兩條形狀可變的履帶，分別由兩個主電動機驅動。當兩條履帶的速度相同時，機器人實現前進或后退移動；當兩條履帶的速度不同時，機器人實現轉向運動。當主臂桿繞履帶架上的軸旋轉時，帶動行星輪轉動，從而實現履帶的不同構形，以適應不同的運動和作業環境（見圖8-45）。


圖8-46所示為變形履帶傳動機構示意圖。主電動機帶動驅動輪運動，使履帶轉動。主臂電動機通過與電動機同軸的小齒輪與齒輪1嚙合，一方面帶動主臂桿轉動；另一方面通過齒輪2、齒輪3和齒輪4的嚙合，帶動鏈輪旋轉；鏈輪通過鏈條進一步使安裝行星輪的曲柄回轉。因為齒輪1和4，齒輪2和3的齒數分別相同，因此齒輪1和齒輪4的轉速一致，而方向相反。加上鏈條兩端的鏈輪齒數相等，使得主臂電動機工作時，主臂桿轉過的角度與曲柄的絕對轉角大小相等、方向相反。


圖8-47為行星輪輪心軌跡計算圖，由圖可以導出該行星輪輪心P點的運動軌跡滿足下式：
(84)
顯然，式(8-4)是一個標準橢圓方程，這說明該機器人的履帶在任何形狀時都能保持松緊程度不發生變化。

2. 位置可變履帶機器人

所謂位置可變履帶機器人，是指履帶相對于車體的位置可以發生變化的履帶式機器人。這種位置的改變既可以是一個自由度的，也可以是兩個自由度的。圖8-48所示為一種二自由度變位履帶機器人，各履帶能夠繞車體的水平軸線和垂直軸線偏轉，從而改變機器人的整體構形。

圖8-49為上述變位履帶機器人傳動機構示意圖。由圖8-49a可知，當A軸轉動時，通過一對錐齒輪的嚙合，將運動傳遞給驅動輪，從而帶動履帶運動；當B軸轉動時，通過另一對錐齒輪的嚙合，帶動與履帶架相連的曲柄，使履帶繞主動軸軸線回轉變位；當C軸傳動時，履帶連同其安裝架一起繞C軸線相對于車體轉動，改變其位置。A、B、C三軸由一臺電動機帶動，通過切換A、B、C三個離合器，使之實現不同的傳動路線，具體情況參見圖8-49b。

變位履帶機器人集履帶式機器人和全方位輪式機器人的優點于一身。當其履帶沿一個自由度方向變位時，可用于攀爬階梯和跨越溝渠（見圖8-50）；當其履帶沿另一個自由度方向變位時，可實現車體的全方位行走方式（見圖8-51）。


以上內容節選于機械工業出版社出版的《光機電一體化系統常用機構》

作者：羅慶生 等編著
書號：978-7-111-25512-3
定價：38.00元

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