1.按自由度数目来分类
手腕按自由度数目来分，可分为单自由度手腕、二自由度手腕和三自由度手腕。
（1）单自由度手腕 如图3-23a所示是一种翻转（Roll）关节，它把手臂纵轴线和手腕关节轴线构成共轴线形式，这种R关节旋转角度大，可达到360°以上。图3-23b、3-23c是一种折曲（Bend）关节，关节轴线与前、后两个连接件的轴线相垂直。这种B关节因为受到结构上的干涉，旋转角度小，大大限制了方向角。
图3-23 单自由度手腕
a）R手腕 b）、c）B手腕 d）T手腕
（2）二自由度手腕 二自由度手腕可以由一个R关节和一个B关节组成BR手腕（见图3-24a），也可以由两个B关节组成BB手腕（见图3-24b）。但是，不能由两个R关节组成RR手腕，因为两个R关节共轴线，所以退化了一个自由度，实际只构成了单自由度手腕（见图3-24c）。
图3-24 二自由度手腕
a）BR手腕 b）BB手腕 c）RR手腕
（3）三自由度手腕 三自由度手腕可以由B关节和R关节组成许多种形式。图3-25a所示为通常见到的BBR手腕，使手部具有俯仰、偏转和翻转运动，即RPY运动。图3-25b所示为一个B关节和两个R关节组成的BRR手腕，为了不使自由度退化，使手部获得RPY运动，第一个R关节必须如图偏置。图3-25c所示为三个R关节组成的RRR手腕，它也可以实现手部RPY运动。图3-25d所示为BBB手腕，很明显，它已经退化为二自由度手腕，只有PY运动，实际上它是不采用的。此外，B关节和R关节排列的次序不同，也会产生不同的效果，也产生了其他形式的三自由度手腕。为了使手腕结构紧凑，通常把两个B关节安装在一个十字接头上，这可大大减小BBR手腕的纵向尺寸。
图3-25 三自由度手腕
a）BBR手腕 b）BRR手腕 c）RRR手腕 d）BBB手腕(www.xing528.com)
2.按驱动方式分类
（1）液压（气）缸驱动的腕部结构 直接用回转液压（气）缸驱动实现腕部的回转运动，具有结构紧凑、灵巧等优点。如图3-26所示的腕部结构，采用回转液压缸实现腕部的旋转运动。从A—A剖视图可以看出，回转叶片11用螺钉、销钉和回转轴10连在一起；固定叶片8和缸体9连接。当压力油从右进油孔7进入液压缸右腔时，便推动11和10一起绕轴线顺时针转动；当液压油从左进油孔5进入左腔时，便推动转轴逆时针方向回转。由于手部和回转轴10连成一个整体，故回转角度极限值由动片、定片之间允许回转的角度来决定。图示液压缸可以回转+90°或-90°。腕部旋转的位置控制采用机械挡块。固定挡块安装在刚体上，可调挡块与手部连接。当要求任意点定位时，可用位置检测元件对所需位置进行检测并加以反馈控制。
图3-26 摆动液压缸的旋转腕图
1—手部驱动位 2—回转液压缸 3—腕架 4—通向手部的油管 5—左进油孔 6—通向摆动液压缸油管 7—右进油孔 8—固定叶片 9—缸体 10—回转轴 11—回转叶片 12—手部
腕部用于和臂部连接，三根油管由臂内通过，并经腕架分别进入回转液压缸和手部驱动液压缸。如果能把上述转轴的直径设计得较大，并足以容纳手部驱动液压缸时，则可把转轴做成手部驱动液压缸的缸体，这就能进一步缩小腕部与手部的总轴向尺寸，使结构更加紧凑。如图3-27所示为复合液压缸驱动的腕部结构。
（2）机械传动的腕部结构 如图3-28所示为三自由度的机械传动腕部结构的传动图，是一个具有三根输入轴的差动轮系。腕部旋转使得附加的腕部结构紧凑、重量轻。从运动分析的角度看，这是一种比较理想的三自由度腕，这种腕部可使手的运动灵活、适应性广。目前，它已成功地用于点焊、喷漆等通用机器人上。
图3-27 复合液压缸驱动的腕部结构
1—手部驱动液压缸 2—转子 3—腕部驱动液压缸
图3-28 三自由度的机械传动腕部结构
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