隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,，光機電一體化技術(shù)應(yīng)運而生,。光機電一體化技術(shù)是機械技術(shù),、光電技術(shù)、電子技術(shù)以及計算機技術(shù)等群體技術(shù)的綜合運用,。光機電一體化技術(shù)涉及機械制造,、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電一體化技術(shù)的發(fā)展,。
光機電一體化技術(shù)發(fā)展迅速,，其中各項技術(shù)正從原來的技術(shù)體系分離出來，具有較強的系統(tǒng)特色和相對獨立的研究和應(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,，光機電一體化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展進入了一個全新的階段。機電產(chǎn)品和光機電產(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,；光機電一體化技術(shù)在航空航天、國防,、智能機器人研制等凸現(xiàn)國家綜合實力的科研領(lǐng)域中更是地位突出,。
《光機電一體化系統(tǒng)常用機構(gòu)》一書包括光機電一體化系統(tǒng)常用機構(gòu)的設(shè)計理論、基本構(gòu)成,、機構(gòu)特點,、關(guān)鍵技術(shù)、典型案例和應(yīng)用特性等,，其中,，既以數(shù)控機床、加工中心,、三坐標(biāo)測量儀,、工具顯微鏡、工業(yè)機器人,、激光打印機等經(jīng)典光機電一體化產(chǎn)品的常用機構(gòu)為例,，系統(tǒng)介紹了這些產(chǎn)品所含機構(gòu)的組成特性和應(yīng)用特點，又以激光切割機,、光電經(jīng)緯儀,、車輪和履帶式機器人,、仿生機器人、CT掃描機,、光盤驅(qū)動器等新興光機電一體化裝置的實用機構(gòu)為例,，詳細分析了這些裝置所含機構(gòu)的組成特性和應(yīng)用特點，并展示了光機電一體化系統(tǒng)常用機構(gòu)的新技術(shù)和新成果,。
1. 形狀可變履帶機器人
所謂形狀可變履帶機器人,，是指該機器人所用履帶的構(gòu)形可以根據(jù)地形條件和作業(yè)要求進行適當(dāng)變化。圖8-44所示為一種形狀可變履帶機器人的外形示意圖,。該機器人的主體部分是兩條形狀可變的履帶,，分別由兩個主電動機驅(qū)動。當(dāng)兩條履帶的速度相同時,，機器人實現(xiàn)前進或后退移動,；當(dāng)兩條履帶的速度不同時，機器人實現(xiàn)轉(zhuǎn)向運動,。當(dāng)主臂桿繞履帶架上的軸旋轉(zhuǎn)時,，帶動行星輪轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)履帶的不同構(gòu)形,，以適應(yīng)不同的運動和作業(yè)環(huán)境（見圖8-45）,。
圖8-46所示為變形履帶傳動機構(gòu)示意圖。主電動機帶動驅(qū)動輪運動,，使履帶轉(zhuǎn)動,。主臂電動機通過與電動機同軸的小齒輪與齒輪1嚙合，一方面帶動主臂桿轉(zhuǎn)動,；另一方面通過齒輪2,、齒輪3和齒輪4的嚙合，帶動鏈輪旋轉(zhuǎn),；鏈輪通過鏈條進一步使安裝行星輪的曲柄回轉(zhuǎn),。因為齒輪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,，使得主臂電動機工作時,，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算圖,，由圖可以導(dǎo)出該行星輪輪心P點的運動軌跡滿足下式：
顯然，式(8-4)是一個標(biāo)準(zhǔn)橢圓方程,，這說明該機器人的履帶在任何形狀時都能保持松緊程度不發(fā)生變化,。
2. 位置可變履帶機器人
所謂位置可變履帶機器人,，是指履帶相對于車體的位置可以發(fā)生變化的履帶式機器人。這種位置的改變既可以是一個自由度的,，也可以是兩個自由度的,。圖8-48所示為一種二自由度變位履帶機器人，各履帶能夠繞車體的水平軸線和垂直軸線偏轉(zhuǎn),，從而改變機器人的整體構(gòu)形,。
圖8-49為上述變位履帶機器人傳動機構(gòu)示意圖。由圖8-49a可知,，當(dāng)A軸轉(zhuǎn)動時,，通過一對錐齒輪的嚙合，將運動傳遞給驅(qū)動輪,，從而帶動履帶運動,；當(dāng)B軸轉(zhuǎn)動時，通過另一對錐齒輪的嚙合,，帶動與履帶架相連的曲柄,，使履帶繞主動軸軸線回轉(zhuǎn)變位,；當(dāng)C軸傳動時,，履帶連同其安裝架一起繞C軸線相對于車體轉(zhuǎn)動，改變其位置,。A,、B、C三軸由一臺電動機帶動,，通過切換A,、B、C三個離合器,，使之實現(xiàn)不同的傳動路線,，具體情況參見圖8-49b。
變位履帶機器人集履帶式機器人和全方位輪式機器人的優(yōu)點于一身,。當(dāng)其履帶沿一個自由度方向變位時,，可用于攀爬階梯和跨越溝渠（見圖8-50）；當(dāng)其履帶沿另一個自由度方向變位時,，可實現(xiàn)車體的全方位行走方式（見圖8-51）,。