自由度有限制的工业机器人结构与RTU技术相结合的对偶原理
导语：本文提出了一种少自由度工业机器人构型设计的新方法。首先，根据工作要求分析期望机构的自由度类型，然后利用RTU技术和螺旋理论结合，通过约束螺旋系与几何条件的分析，得到机构中运动副轴线与约束螺旋系的关系。最后，将构型约束、控制等实际情况考虑，对运动副轴线进行线性组合，并验证机构瞬时性，以获得满足所需自由度要求的机构构型。本文以2R3T工业机器人为例进行详细阐述。
摘要：本文提出了一种基于RTU技术和螺旋理论的少自由度工业机器人构型设计方法。首先，研究分析期望机构的自由度类型；其次，通过对约束螺旋系与几何条件分析，为机构中运动副轴线与约束螺旋系之间建立关系；最后，对于结构设计、控制策略等方面考虑实际情况，对运动副轴线进行线性组合并验证瞬时性，从而实现所需自由度要求。此法以2R3T工控机器人为示例。
关键词：工业机器人；RTU技术；螺旋理论；瞬时性
引言
在现代制造业中，由于工作环境复杂多变，以及对精确位置定位和姿态调整要求不高的情况下，不是所有场景都需要六个或更多完全冗余的手臂来完成任务。在某些特定应用中，如弧焊、点焊、喷涂作业等，一些具有较低但固定的几个关节（如转动角或伸缩）的机械手臂已经能够很好地完成工作，这类机械手臂被称为少自由度工业机器人。
然而，在现有的文献资料中对于如何系统化地解决这种问题，还缺乏普遍适用的设计原则。这就导致了目前很多实践上依靠经验去选择不同的机械结构和控制算法，而缺乏一套可以指导具体操作过程中的综合原理。
为了应对这一挑战，本文旨在探讨一种新的方法，该方法将利用RTU技术（Remote Terminal Unit）作为主要工具，并结合传统上的螺旋理论，以更科学、高效地处理这类问题。
理论基础
我们知道，在工程学领域特别是在自动化领域内，随着计算能力的大幅提升以及信息传感设备性能的大幅提高，现在人们更加倾向于使用远程监控终端单元（Remote Terminal Unit, RTU），它可以提供更强大的数据采集能力，更好的通信功能，以及更加灵活可编程的人工智能处理能力。
利用这些优势，我们可以极大地优化一个复杂系统，比如一个小尺寸甚至微尺寸级别的小体积空间内移动物体，可以避免不必要的大规模重建或者重装设备成本。而且由于这些设备通常带有自己的输入输出接口，所以他们能非常有效率地整合到现有的系统架构之中，同时也使得它们能够直接从外部网络获取数据更新，也就是说，他们能够实时连接到互联网上，从而无缝融入到全球范围内任何地方，无论是在城市还是农村地区，都能实现即时数据交换。
构型综合原理
在这个框架下，我们要进一步探索的是如何用一种全面的方式来理解不同类型的小空间移动行为，以及如何将这些理解转换成实际可行性的物理模型。在这种意义上，我们需要创造出一个“拟人的”概念，即将人类活动映射到机械行为，使得我们的设计更加符合自然界规律，从而减少后续修改成本降低失败风险。
实证案例
为了证明这个综合原理是否有效，本书采用了一个具体案例——二维平面内的一台由两条直杆组成的小车，它们各自分别具有两个关节，每个关节都可以独立翻转180°。该小车具有一定的灵活性，但又保持了基本稳定性的同时，它也能快速变化方向，因此它被视作具有很好的适应性，而且因为它只含有四个关节，所以它是一个典型代表反映了我们的研究重点，即小尺寸、小体积但仍然具有相当灵活性的机械装置。
结论
总结来说，这项研究提供了一种新的途径来理解和解决那些拥有有限数目的连续变量（比如角位移）的空间移动的问题。在这个途径下，我们展示了如何借助RTU技术来简化工程师对于特殊需求产品开发过程中的决策制定流程，同时还提出了基于实验室测试结果的一个初步模型，该模型预计会在未来的生产应用中的表现效果良好。这一发现可能会推动未来开发者更快捷有效地创建出既符合特定需求，又经济高效又易于操控的特殊应用产品。
