串联机器人的基本结构形式、结构简图和工作空间

串联结构操作手是较早应用于工业领域的机器人 。 机器人操作手开始出现 时 ，是由刚度很大的杆通过关节连接起来的 ，关节有转动和移动两种 ，前者称为旋 转副（revolute） ，后者称为棱柱关节（prismatic joint） 。 而且 ，这些结构是杆之间串 联（concatenation） ，形成一个开运动链（open kinematic chain） ，除了两端的杆只能 和前或后连接外 ，每一个杆和前面和后面的杆通过关节连接在一起 。 由于操作 手的这种连接的连续性 ，即使它们有很强的连接 ，它们的负载能力和刚性与例如 NC 这样的多轴机械比较起来还是很低 。 很明显 ，刚性差就意味着位置精度低 。

由于杆件之间联结的运动副的不同 ，串联机器人可分为直角坐标机器人 、圆柱坐标 机器人 、关节型机器人 。 图 １唱３ 为串联机器人的基本结构形式 、结构简图和工作空 间 。 实用的串联机器人中比较著名的结构形式有 ：PU M A 型机器人（图 １-４） 、 SCARA 机器人（图 １-５） 、Stanfo rd 型机器人（图 １-６） 、平行连杆结构型机器人 （图 １-７） 。

通常 ，机器人需要在三维空间中运动 ，在直角参考坐标系中机器人操作手末端 需要满足 ３ 个方向的位置要求和相对于 ３ 个坐标轴的角度要求 ，因而在运动或姿 态控制时需要控制 ６ 个参数 ，所以 ，一般情况下 ，一个通用机器人操作手需要 ６ 个 自由度 。 对于某些专用机器人不需要 ６ 个自由度 ，应在满足要求的前提下尽量减 少机器人的自由度数 ，以便减少机器人的复杂程度 ，降低机器人制造成本 。 例如 ， SCARA 机器人仅有 ４ 个自由度 。 有些机器人的工作环境复杂 ，在工作时需回避 障碍 ，可能需要具有 ７ 个或 ７ 个以上的自由度 。 这种机器人称为具有“冗余自由 度”机器人 。