Tay máy là phần cơ sở, quết định khả năng làm việc của robot. Đó chính là thiết bị cơ khí đảm bảo cho robot khả năng chuyển động trong không gian và khả năng làm việc, nh nâng, hạ, lắp ráp...ý tởng banđàu của việc thiết kế và chế tạo tay máy là phỏng các chức năng làm việc của tay ngời. Về sau, đây không phải là điều bắt buộc nữa. Tay máy hiện nay rất đa dạng và phong phú và nhiều loại có dáng vẻ khác xa so với con ngời. Tuy nhiên trong kỹ thuật robot ta vẫn dùng các thuật ngữ quen thuộc nh vai ( shoulder), cánh tay ( arm), cổ tay ( Wrist), bàn tay ( Hand), và các khớp ( Articulation)..., để chỉ tay máy và các bộ phận của nó.
Trong thiết kế và sử dụng tay máy, ngời ta quan tâm đến các thông số có ảnh hởng đến khả năng làm việc của chúng nh:
- Sức nâng, độ cứng vững, lực kẹp của tay,...
- Tầm với hay vùng làm việc: kích thớc, hình dáng vùng mà phần công tác cơ thể với tới.
- Sự khéo léo, nghĩa là khả năng định vị và định hớng phần công tác trong vùng làm việc. Thông số này liên quan đến số bậc tự do của phần công tác.
Để định vị và định hớng phần công tác một cách tùy ý trong không gian 3 chiều nó cần 6 bậc tự do, trong đó có 3 bậc tự do để định vị, 3 bậc tự do để định hớng. Một số công việc nh nâng, hạ, xếp đỡ... yêu cầu số bậc tự do ít hơn 6. Trong một số trờng hợp cần sự khéo léo linh hoạt, cần sự tối u quỹ đạo thì cấn số bậc tự do lớn hơn 6.
Các tay máy có đặc điểm chung về kết cấu là gồm các khâu, đợc nối với nhau bằng các khớp để hình thành một chuỗi động học hở, tính từ thân đến công tắc. Các khớp đợc dùng phổ biến là khớp trợt và khớp quay. Tuỳ theo số lợng và cách bố trí các khớp mà ta có thể tạo ra tay máy kiểu toạ độ Đề các hay toạ độ trụ, hay toạ độ cầu, SCARA và kiểu tay ngời.
Tay máy kiểu toạ độ đề các: Hay còn gọi là kiểu hình chữ nhật, dùng 3 khợp trợt, cho phép phần công tác thực hiện một cách độc lập các chuyển động thẳng, song song với 3 trục toạ độ. Vùng làm việc của tay máy có dạng hình hộp chữ nhật. Do sự đơn giản về kết cấu, tay máy kiểu này có toạ độ cứng vững cao, độ chính xác đợc đảm bảo đồng đều trong toàn bộ vùng làm việc, nhng ít khéo léo. Vì vậy, tay máy kiểu toạ độ đề các đợc dùng cho vận chuyển và lắp ráp.
Tay máy kiểu toạ độ trụ: Khác tay máy kiểu toạ độ Đềcấc ở khớp đầu tiên: dùng khợp quay thay cho khớp trợt. Vùng làm việc của nó có dạng hình trụ rỗng. Khớp trợt nằm ngang cho phép tay máy thò vào khoảng rỗng nằm ngang. Độ cứng vững của tay máy trụ rât tôt, thích hợp với tải trọng nặng, độ chính xác định vị góc trong mặt phẳng ngang giảm khi tầm với tăng.
Tay máy kiểu toạ độ cầu: Khác kiểu trụ do khớp thứ hai là khớp trợt đợc thay băng khớp quay. Nếu quỹ đạo chuyển động của phần công tác đợc mô tả trong toạ độ cầu thì mỗi bậc tự do tơng ứng một khả năng chuyển
động và vùng làm việc của nó là khối cầu rỗng. Độ cứng vững của loại tay máy này thấp hơn hai loại trên và độ chính xác định vị phụ thuộc vào tầm với. Tuy nhiên loại này có thể nhặt đợc cả vật dới nền.
SCARA đợc để xuất lần đàu tiên vào năm 1979 tai trờng đại học Yahanashi ( Nhật), dùng cho công việc lắp ráp. Đó là một tay máy có cấu tạo đặc biệt gồm hai khớp quay và một khớp trợt, nhng cả 3 khớp đều có trục song song với nhau. Kết cấu này làm tay máy cứng vững hơn theo ph- ơng thẳng đứng nhng kém cứng vững theo phơng đợc chọn là phơng ngang. Loại này chuyên dùng cho lắp ráp, với tải trọng nhỏ, theo phơng thẳng đứng. Từ SCARA là viết tất của: Selective Compliance Asembly Robot Arm để mô tả các hoạt động trên. Vùng làm việc của SCARA là một hình trục rỗng.
Tay máy kiểu tay ngời: Có cả 3 khớp đều là khớp quay, trong đó trục thứ nhất vuông góc với hai trục kia. Do sự tơng tự với tay ngời, khớp thứ hai đợc gọi là khớp vai, khớp thứ 3 là khớp khuỷu tay nối cẳng tay với khuỷu tay. Với kiểu kết cấu này không có sự tơng ứng giữa khả năng chuyển động giữa các khâu và số bậc tự do. Tay máy làm việc rất khéo léo nhng độ chính xác định vị phụ thuộc vào phần công tác trong vùng làm việc. Vùng làm việc của tay máy kiểu này gần giống một phần khối cầu.
Hình 4 – 1. Tay máy HARMO UE700SW-2R
Toàn bộ kết cấu ở trên chỉ liên quan đến khả năng định vị của phần công tác. Muốn định hớng nó cần bổ xung phần cổ tay. Muốn định hớng một cách tuỳ ý phần cổ tay phải có ít nhất 3 chuyển động quanh 3 trục vuông góc với nhau. Trong trơng hợp trục quay 3 khợp gặp nhau tại một điểm thì ta gọi đó là khớp cầu. Ưu điểm lớn nhất của khớp cầu là tách đợc thao tác định vị và định hớng của phần công tác, làm đơn giản cho việc tính toán. Các kiểu khớp khác có thể đơn giản hơn về kết cấu cơ khí, nhng tính toán toạ độ khó hơn, do không tách đợc hai loại thao tác nói trên.
Phần công tác: là bộ phận trực tiếp tác động lên đối tợng. Tuỳ theo yêu cầu làm việc mà phần công tác có thể là tay gắn hoặc công cụ .
Tay máy trong robot Harmo: Tay máy Harmo có thể chuyển động theo 4 bậc tự do khác nhau: 3 bậc tịnh tiến theo các phơng X, Y, Z và một bậc quay 900 quanh trục X. Các bậc tự do theo Y, Z và quay quanh X thực hiện nhờ các xilanh khí nén, bậc tự do theo phơng X đợc thực hiện nhờ động cơ điện.