隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，光機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,。光機(jī)電一體化技術(shù)是機(jī)械技術(shù),、光電技術(shù)、電子技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等群體技術(shù)的綜合運(yùn)用,。光機(jī)電一體化技術(shù)涉及機(jī)械制造,、交通、家電,、儀器儀表,、醫(yī)療、玩具娛樂等眾多行業(yè),，在工業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中有著重要的地位,。信息、生物,、空間,、海洋、新材料,、新能源等高科技領(lǐng)域,，國防裝備的信息化、現(xiàn)代化及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造都離不開光機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展,。
光機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展迅速,，其中各項(xiàng)技術(shù)正從原來的技術(shù)體系分離出來，具有較強(qiáng)的系統(tǒng)特色和相對獨(dú)立的研究和應(yīng)用領(lǐng)域,。隨著微電子技術(shù)和微系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展,，光機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)全新的階段。機(jī)電產(chǎn)品和光機(jī)電產(chǎn)品成為家電,、醫(yī)療器材,、玩具等產(chǎn)業(yè)的主要產(chǎn)品；光機(jī)電一體化技術(shù)對于工業(yè)設(shè)備改造,、提高制造裝備精度和效率起到了重要的作用,；光機(jī)電一體化技術(shù)在航空航天、國防,、智能機(jī)器人研制等凸現(xiàn)國家綜合實(shí)力的科研領(lǐng)域中更是地位突出,。
《光機(jī)電一體化系統(tǒng)常用機(jī)構(gòu)》一書包括光機(jī)電一體化系統(tǒng)常用機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論、基本構(gòu)成,、機(jī)構(gòu)特點(diǎn),、關(guān)鍵技術(shù),、典型案例和應(yīng)用特性等，其中,，既以數(shù)控機(jī)床,、加工中心、三坐標(biāo)測量儀,、工具顯微鏡、工業(yè)機(jī)器人,、激光打印機(jī)等經(jīng)典光機(jī)電一體化產(chǎn)品的常用機(jī)構(gòu)為例,，系統(tǒng)介紹了這些產(chǎn)品所含機(jī)構(gòu)的組成特性和應(yīng)用特點(diǎn)，又以激光切割機(jī),、光電經(jīng)緯儀,、車輪和履帶式機(jī)器人、仿生機(jī)器人,、CT掃描機(jī),、光盤驅(qū)動(dòng)器等新興光機(jī)電一體化裝置的實(shí)用機(jī)構(gòu)為例，詳細(xì)分析了這些裝置所含機(jī)構(gòu)的組成特性和應(yīng)用特點(diǎn),，并展示了光機(jī)電一體化系統(tǒng)常用機(jī)構(gòu)的新技術(shù)和新成果,。
1. 形狀可變履帶機(jī)器人
所謂形狀可變履帶機(jī)器人，是指該機(jī)器人所用履帶的構(gòu)形可以根據(jù)地形條件和作業(yè)要求進(jìn)行適當(dāng)變化,。圖8-44所示為一種形狀可變履帶機(jī)器人的外形示意圖,。該機(jī)器人的主體部分是兩條形狀可變的履帶，分別由兩個(gè)主電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),。當(dāng)兩條履帶的速度相同時(shí),，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)前進(jìn)或后退移動(dòng)；當(dāng)兩條履帶的速度不同時(shí),，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng),。當(dāng)主臂桿繞履帶架上的軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)行星輪轉(zhuǎn)動(dòng),，從而實(shí)現(xiàn)履帶的不同構(gòu)形,，以適應(yīng)不同的運(yùn)動(dòng)和作業(yè)環(huán)境（見圖8-45）。
圖8-46所示為變形履帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖,。主電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪運(yùn)動(dòng),，使履帶轉(zhuǎn)動(dòng)。主臂電動(dòng)機(jī)通過與電動(dòng)機(jī)同軸的小齒輪與齒輪1嚙合,，一方面帶動(dòng)主臂桿轉(zhuǎn)動(dòng),；另一方面通過齒輪2、齒輪3和齒輪4的嚙合,，帶動(dòng)鏈輪旋轉(zhuǎn),；鏈輪通過鏈條進(jìn)一步使安裝行星輪的曲柄回轉(zhuǎn),。因?yàn)辇X輪1和4，齒輪2和3的齒數(shù)分別相同,，因此齒輪1和齒輪4的轉(zhuǎn)速一致,，而方向相反。加上鏈條兩端的鏈輪齒數(shù)相等,，使得主臂電動(dòng)機(jī)工作時(shí),，主臂桿轉(zhuǎn)過的角度與曲柄的絕對轉(zhuǎn)角大小相等、方向相反,。
圖8-47為行星輪輪心軌跡計(jì)算圖,，由圖可以導(dǎo)出該行星輪輪心P點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡滿足下式：
顯然，式(8-4)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)橢圓方程,，這說明該機(jī)器人的履帶在任何形狀時(shí)都能保持松緊程度不發(fā)生變化,。
2. 位置可變履帶機(jī)器人
所謂位置可變履帶機(jī)器人，是指履帶相對于車體的位置可以發(fā)生變化的履帶式機(jī)器人,。這種位置的改變既可以是一個(gè)自由度的,，也可以是兩個(gè)自由度的。圖8-48所示為一種二自由度變位履帶機(jī)器人,，各履帶能夠繞車體的水平軸線和垂直軸線偏轉(zhuǎn),，從而改變機(jī)器人的整體構(gòu)形。
圖8-49為上述變位履帶機(jī)器人傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖,。由圖8-49a可知,，當(dāng)A軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過一對錐齒輪的嚙合,，將運(yùn)動(dòng)傳遞給驅(qū)動(dòng)輪,，從而帶動(dòng)履帶運(yùn)動(dòng)；當(dāng)B軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),，通過另一對錐齒輪的嚙合,，帶動(dòng)與履帶架相連的曲柄，使履帶繞主動(dòng)軸軸線回轉(zhuǎn)變位,；當(dāng)C軸傳動(dòng)時(shí),，履帶連同其安裝架一起繞C軸線相對于車體轉(zhuǎn)動(dòng)，改變其位置,。A,、B、C三軸由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng),，通過切換A,、B、C三個(gè)離合器,，使之實(shí)現(xiàn)不同的傳動(dòng)路線,，具體情況參見圖8-49b,。
變位履帶機(jī)器人集履帶式機(jī)器人和全方位輪式機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)于一身。當(dāng)其履帶沿一個(gè)自由度方向變位時(shí),，可用于攀爬階梯和跨越溝渠（見圖8-50）,；當(dāng)其履帶沿另一個(gè)自由度方向變位時(shí)，可實(shí)現(xiàn)車體的全方位行走方式（見圖8-51）,。