垂直关节机器人手臂，一般都需要平衡装置，以减小驱动器的负荷和缩短启动时间。机器人所采用的平衡机构有以下几种： a.配重平衡机构
配重平衡机构原理图见下图。
图 配重平衡机构原理图
图中 m—机器人手臂的质量 ι—机器人手臂质量中心与关节回转中心之间的距离 r—力臂与水平面夹角 M—配重质量 ι′—配重质量中心至关节回转中心的距离
如果m与M两个质心与关节回转中心在同一直线上，不平衡力
配重平衡力矩
机械臂 则静力平衡条件是
即
这种平衡装置结构简单，平衡效果好，易于调整，工作可靠，但增加了机器人手臂的惯量与关节轴的载荷。一般在机器人手臂的不平衡力矩C比较小的情况下采用这种平衡机构。下图为垂直关节机器人手臂配重平衡结构实例。
图 垂直关节机器人手臂平衡结构
1—电机 2—配重 3—丝杠
b.弹簧平衡机构
弹簧平衡机构及其工作原理，如下图所示。设:K为弹簧刚度，R为弹簧自由长度(R<L'-e)，臂的不平衡力矩
图 弹簧平衡机构原理图
m—机器人手臂不平衡质量 ι′—弹簧在力臂上安装点至关节轴心O的距离
e—弹簧在关节轴座上方安装点Y相对关节轴中心O的偏心距离
r一机器人手臂与水平面的夹角 ι—机器人手臂质量中心至关节轴心O的距离
权重计算方法
式中C1-臂的静不平衡力矩
C2-臂的惯性力矩
I－臂对于关节轴的转动惯量
－臂运动的平均加速度电冰箱保护器
弹簧的平衡力矩
(1)静平衡条件
即
智能机器人问答
因为ｅ<<ι′
所以，可近似认为
这样，静平衡条件式可简化为
如果能满足这一平衡条件，则大臂在防屏蔽=0～及～时，基本上都能保持平衡，残余不平衡力矩很小。
(2)动平衡条件
即
一般大臂的平衡弹簧设有两个，安装在机器人臂的两侧，每根弹簧只平衡不平衡力矩的一半。如果每根弹簧的刚度为。
这种弹簧平衡机构，结构简单、造价低、工作可靠、平衡效果好，易维修，因此应用十分广泛。例如上海Ⅲ号机器人(见图)及HRGH—2型机器人(见图)，都是采用弹簧平衡机构。
c.活塞推杆平衡机构环保染料
活塞推杆平衡机构原理图见图。图中F为活塞推力,F为衡定值。
平衡力矩c'按下式计算
不平衡力矩
（1）静平衡条件
图 活塞推杆平衡机构原理图
即
当 时
这时，静平衡条件为
（1）动平衡条件
活塞式平衡系统有液压和气动两种：液压平衡系统平衡力大，体积小，有一定阻尼作用，气动平衡系统，具有很好的阻尼作用，但体积比较大。
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