。而手腕的机械结构决定了手腕的灵活度，以往三自由度手腕的驱动方式均采用三个驱动源驱动，因此机构复杂，灵活性较差。针对上述问题，提出以下设计要求：自由度数：3个；驱动源个数：2个；额定负载（含末端执行器）：2kg；总体积：≤200200250mm；总重：≤5kg。本章接下来提出三种欠驱动机器人手腕结构方案，并分析其优缺点。412欠驱动手腕方案一三自由度欠驱动机器人手腕方案一为一兼容机构。图43是方案一的机构简图，图44是方案一正面外观图，图45是图24的仰视图，图46是图44的左视图，图47是图44的AA剖视图，图48是图47的BB剖视图，图49是图48的CC剖视图，图410是方案一的滑动导轮装置（图47的DD剖视图），图411是方案一的固定导轮装置（图47的EE剖视图）。在图43至图411中：a、c、d、e、g是固定导轮部件，b、f是滑动导轮部件。1箱体，末端连杆，旋转连杆，大螺母，导轮，拉伸弹簧一，压234567缩弹簧，8拉伸弹簧二，9滑动导轮轴，10滑槽，11滑动导轮轴套，12滑动导轮，13小螺母，绳子一，1415绳子二，16绳子三，17关节轴，18固定导轮轴19电机20丝杆21螺母套筒。下面采用基于约束螺旋的自由度计算原理和方法50。自由度计算公式：
3
fMd
g1∑fivζ
i1
g
M为机构的自由度；
为构件的数目；g为运动副数目；fi为第i个运动副
的相对自由度；v为多环并联产生的冗余约束；ζ为局部自由度。d是机构的阶，
d6λ，λ是机构的公共约束。
取Z轴与S1重合，则3个螺旋可表示为：
S1：（100；000）S2：（010；000）S3：（000；010）
观察可得3个反螺旋：
S1r：（101；001）S2r：（100；000）S3r：（001；000）
可知该机构有3公共约束，λ3
3g2∑fi3v0ζ0
i1g
由此可得机构自由度：M633213003因此，方案一是一种单驱动源的三自由度欠驱动机器人手腕装置。该方案采用单一动力源驱动的一根绳子作为输入端，经过一个欠驱动系统的传动，带动作为输出端的末端连杆作三自由度运动，动力源少，所以手腕的体积也小，重量轻，成本低，仅需要较低的控制系统。但是由于绳子的弹性变形，以及弹簧的阻尼等因素，所以该机构精度较难保证。
4
f2
3
14
gfd
ea212019
图43方案一的机构简图
A2A
2
c16b15
1
1
图44方案一正面外观图
图45图44的仰视图
123AA41415
a
2
B
1
B
876
图46图44的左视图
图47图44的AA剖视图
1
21
D
2
14
gfdc15be
BB314
egf
15d
C
6
c
83
a
EE
D
16
17r