協(xié)作機(jī)器人需要配備相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)才能完成對(duì)目標(biāo)物體的操作。對(duì)于不同的應(yīng)用場(chǎng)合，執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以是機(jī)電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)中的一種或是把它們結(jié)合起來(lái)應(yīng)用的綜合系統(tǒng)。

(1) 機(jī)電執(zhí)行機(jī)構(gòu)：機(jī)電執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力源，具有精確度高、動(dòng)態(tài)特性好、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是功率密度低、大推力時(shí)成本高、易發(fā)熱。

(2) 液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)：液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用液壓泵(齒輪泵、葉片泵、柱塞泵和螺桿泵)、液壓站等作為動(dòng)力源，具有機(jī)構(gòu)慣量小、輸出功率大、可實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是加工難度大、抗污染能力差、維護(hù)成本高。

(3) 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用潔凈、干燥、具有穩(wěn)定壓力和足夠流量的壓縮空氣作為動(dòng)力源，其優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作速度快、能量損失小、維護(hù)簡(jiǎn)單，其缺點(diǎn)是控制精度不高、穩(wěn)定性較差、噪聲大。

以伺服電機(jī)為動(dòng)力源的機(jī)械臂和機(jī)械手是移動(dòng)機(jī)器人最常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)之一，以下分別介紹。

• 機(jī)械臂

機(jī)械臂是多輸入多輸出(SISO)的非線性復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)。機(jī)械臂最早應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人，走過(guò)了從第一代示教機(jī)械臂、第二代感知機(jī)械臂到第三代智能機(jī)械臂的發(fā)展歷程。

(1) 第一代機(jī)械臂，即示教機(jī)械臂，這類機(jī)械臂以示教/再現(xiàn)的方式的進(jìn)行工作。這種工作方式只能按照事先示教的位置和姿態(tài)進(jìn)行重復(fù)的動(dòng)作而對(duì)周圍環(huán)境無(wú)感覺(jué)的功能，其應(yīng)用范圍受到一定的限制。

(2) 第二代機(jī)械臂，即感知機(jī)械臂，這類機(jī)械臂是具有如視覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)等外部感覺(jué)功能的機(jī)械臂。這種機(jī)械臂由于具有外部的感覺(jué)功能，因此可以根據(jù)外界的情況修改自身的動(dòng)作，從而完成較為復(fù)雜的作業(yè)。

(3)第三代機(jī)械臂，即智能機(jī)械臂，這類機(jī)械臂除了具有外部感覺(jué)功能外，還具有規(guī)劃和決策的功能。從而可以適應(yīng)因?yàn)榄h(huán)境的變化而自主進(jìn)行工作。智能機(jī)械臂目前還處于研究階段，距離實(shí)際應(yīng)用還有一段距離。

機(jī)械臂的分類方法很多，主要包括：

(1) 按用途分為：工業(yè)機(jī)械臂、服務(wù)機(jī)械臂、空間機(jī)械臂、醫(yī)療機(jī)械臂等；

(2)?按尺寸分為：小型機(jī)械臂，中型機(jī)械臂，大型機(jī)械臂；

(3)?按自由度數(shù)分為：兩自由度機(jī)械臂，三自由度機(jī)械臂，四自由度機(jī)械臂，五自由度機(jī)械臂，六自由度機(jī)械臂、七自由度機(jī)械臂等；

(4)?按關(guān)節(jié)連接方式分為：串聯(lián)機(jī)械臂，并聯(lián)機(jī)械臂，混聯(lián)機(jī)械臂；

(5)?按坐標(biāo)形式劃分：直角坐標(biāo)機(jī)械臂，圓柱坐標(biāo)機(jī)械臂，球面坐標(biāo)機(jī)械臂，關(guān)節(jié)坐標(biāo)機(jī)械臂（水平關(guān)節(jié)式、垂直關(guān)節(jié)式），混合坐標(biāo)機(jī)械臂等。

關(guān)節(jié)型機(jī)械臂是使用最多的一種機(jī)械臂類型，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、空間占用小、工作空間較大、通用性強(qiáng)。移動(dòng)機(jī)器人搭載的關(guān)節(jié)型機(jī)械臂通常是具有3~7個(gè)自由度的輕量型機(jī)械臂，在人機(jī)協(xié)作等場(chǎng)景還需要機(jī)械臂具有力/力矩檢測(cè)能力，以確保人機(jī)協(xié)作的安全性。

機(jī)械臂的主要性能指標(biāo)包括：自由度數(shù)量、最大臂展、工作空間、負(fù)載自重比等。

• 機(jī)械手

機(jī)械手是一種能模仿人手某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。特點(diǎn)是可以通過(guò)編程來(lái)完成各種預(yù)期的作業(yè)，構(gòu)造和性能上兼有人手靈活性和機(jī)械高效性的優(yōu)點(diǎn)。?機(jī)械手最早應(yīng)用在工業(yè)機(jī)器人上，它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。

機(jī)械手主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。機(jī)械手根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。機(jī)械手通過(guò)其運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)（擺動(dòng)）、伸縮或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，以改變被抓持物件的位置和姿態(tài)。機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以連桿、齒輪、線驅(qū)動(dòng)比較常見(jiàn)。

機(jī)械手的種類，按驅(qū)動(dòng)方式可分為液壓式、氣動(dòng)式、電動(dòng)式、機(jī)械式機(jī)械手；按適用范圍可分為專用機(jī)械手和通用機(jī)械手兩種；按運(yùn)動(dòng)軌跡控制方式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制機(jī)械手等。機(jī)械手通常用作機(jī)床或其他機(jī)器的附加裝置，如在自動(dòng)機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線上裝卸和傳遞工件，在加工中心中更換刀具等。?自由度是機(jī)械手設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)，自由度越多，機(jī)械手的靈活性越大、通用性越廣，其結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。為了抓取空間中任意位置和方位的物體，至少需有6個(gè)自由度。

機(jī)械手一般需要與機(jī)械臂聯(lián)合使用，可彌補(bǔ)機(jī)械臂自由度的不足，擴(kuò)大機(jī)械臂的工作空間。然而，機(jī)械手的配備相應(yīng)增加了機(jī)械臂的末端負(fù)載，使機(jī)械臂的實(shí)際負(fù)載能力下降。因此，在機(jī)械臂與機(jī)械手的選配上，應(yīng)從工作空間、末端負(fù)載、操作靈活性等方面加以綜合考慮，才能組合出最適宜的機(jī)械手臂。