人体是最美的，也是最合理的，关节旋转是最合理的运动机构。

机器人都是仿人类的，其结构和人体结构相似，都是通过多关节旋转来实现特定运动。

工业机器人由于用途简单，只需要模仿人类的手臂即可，像工业上常见的6轴关节型机器人和人类手臂的功能是一模一样。

图1 人类手臂关节示意图

根据机器人关节连接的排列方式，机器人大致分为串联机器人和并联机器人。人类手臂就属于串联，四肢爬行动物类似于并联。

图2 串联机器人和并联机器人

串联机器人根据关节方向又分为垂直关节型和水平关节型，水平关节型机器人又称为SCARA机器人。

图3 垂直关节机器人（左图） 水平关节机器人（右图）

垂直关节机器人通常由6个关节组成，和人类手臂极其相似，其各关节完全模仿人类手臂。

图4 垂直6关节工业机器人

下图详细展示了机器人和人类手臂之间的对应关系。其中J1轴对应腰部，J2轴对应肩部，J3轴对应手臂肘部，J4轴对应手腕旋转，J5轴对应手腕弯曲，J6轴对应手指运动。因此，机器人就可以像人类手腕一样自由活动了。

图5 机器人和人类结构对应关系

机器人运动方式很简单，就是模仿人类手臂运动。人类手臂各关节是靠肌肉来驱动，因此机器人各关节也需要驱动装置，比如可以采用伺服电机、伺服液压缸、电动滑台等来驱动各关节旋转。

图6 机器人运动方式

机器人本体主要由电机、减速机、编码器和传动机构组成。

电机和编码器很常见，组在一起实现闭环控制，也就是常见的伺服电机，可以精确控制电机旋转角度。

减速机种类很多，中大型机器人使用RV减速机，小型机器人使用谐波减速机。

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机器人传动机构比较复杂，而且结构形式各种各样。J1至J3轴的传动机构都是就地放在关节附近，但J4至J6轴的传动机构一般都要提前放置，机器人末端尽量不要放电机，最大程度的减少末端体积，方便机器人进入狭小空间。

J4至J6轴传动机构很复杂，比如日本FANUC M-20系列机器人末端用的是准双曲面锥齿轮，这种传动机构是最高级的，另外还要常规的齿轮传动、同步带传动、万向节传动轴传动等。

机器人很简单，其原理和人体相似，机器人又很复杂，国产机器人一直默默无闻。

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