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新型多关节式机械手臂的设计
一 问题
机械手臂的重量问题，特别在关节多而长的机械手臂中犹为突出，现构想用同步带传输动力，仅用两个电机带动多个关节，并将电机下置，减轻臂的重量。
二 机构设计
本机械手臂设计的主要思路是将动力装置下载至底座，由同步带将动力传递给各关节。在关节处设置有离合、制动装置。提高了手臂的灵敏性和空间的柔性运动。
由于在关节处采用了离合器，类似于将电机安装在关节处直接驱动手臂，相当于四个动力源。
1、 机械手臂座的结构设计
机械手主要由臂座和手臂两部分组成，臂座的主要任务是支撑和完成手臂回转，实现其在整个空间的活动。手臂运动的快慢和正反向控制，可由控制器调节电机的转速和转向来实现。
2、 臂关节结构设计
多关节手臂关节的动力靠同步带来传递，同步带传动以其体积小，重量轻，结构简单
传动比准确而保证了手臂运动的灵活性和定位的准确性。机械手臂的运动是通过臂关节
的摆转来进行的。
三 手臂的运动
机械手臂的运动范围受其结构的限制，在手臂的运动到达结构位置之前，必须使其自动停止。
四 具体方案
方案一
在设计机械手臂座的时候，用两个电机提供动力。
左边一电机通过谐波减速器减速后，通过齿轮来控制手臂的回转，而手臂弯曲动作的动力，由右边一电机提供。电机2同样也是通过谐波减速器减速后，通过一个长轴，把动力传到底部的小齿轮上，再由小齿轮与大齿轮的啮合，把动力传到那竖直的锥齿轮上，又通过锥齿轮之间的啮合，把动力与运动传递到横轴上，这样，再通过键连接，就能把动力传到那带轮上。这样，带轮就以一定的速度不停的转，以给臂关节通过同步齿型带传递动力。
在设计臂关节结构时，我们用两个同步齿形带轮来传递动力，而带轮又与轴和机械式离合器的左半边相连，这样，就使轴与左半边相连的离合器转动。在右半边为一电磁制动器，制动器的左半边与离合器的右半边相连，而且通过盘与上臂相连。这时，当电磁铁通电时，制动器吸合，这时离合器也分开。这样，上臂就停止在所要求的位置上了。当电磁铁失电时，由于弹簧力的作用，把制动器推开，同时离合器在弹簧力的作用下自动啮合，手臂恢复原有的运动。
注：机械手臂的运动范围手其结构的限制，在手臂的运动到达结构位置之前，必须使其自动停止。机械手臂的运动机械位置是有关节处牙嵌离合齿上的突起部分而定。手臂在极限位置自动停止，反向运行的条件完全是靠离合齿上的凸起部分与滑块的接触实现的。为了使离合齿轮能顺利的脱开和啮合，对离合齿上的凸起部分斜面的升角β≥arctgμν。只有满足这个条件，离合齿上凸起部分的斜面与滑块在滑动时才不会发生自锁。这样手臂才能自动停止和反向动作！
方案二
此方案在臂关节的结构设计上与方案一有所不同。这里设计成中心轴不转动。改在同步带轮处装两个轴承。这样，带轮可自由转动，而不会影响轴，且把离合器的左半边加工在带轮上，这样，不仅可以缩小空间，而且可以提高强度。其余与方案一相同！

哪四个自由度？？
移动的还是转动的？？
机械手与本体如何链接？？
在这些问题都弄清楚以后，才能确定何种形式。
所谓“水无常式，兵无常形”“运用之妙，存乎一心”。