Стремление снизить энергоемкость робота привело к появлению механизмов, разгружающих двигатели от нагрузок, обусловленных массами подвижных звеньев, и динамических нагрузок, вызванных их инерцион­ностью. Для компенсации моментов от сил тяжести звеньев предусматри­вают противовесы, устанавливаемые на звенья скелета руки, или пружинно — уравновешивающие устройства, устанавливаемые, как правило, на осно­вании.

До недавнего времени считалось, что противовесы только увеличивают габариты руки робота и повышают ее инерционность. Однако исследования авторов работы [17] показали, что на основе уравновешивания руки мас­сами можно реализовать концепцию так называемой динамической развяз­ки, основанной на эффектах "расчленения" сложной динамически связанной системы робота с п степенями подвижности на п одномерных подсистем. При этом в качестве уравновешивающих масс целесообразно использовать приводные двигатели робота, применяя соответствующие компоновочные схемы. Это дает возможность не только снизить мощность привода, но и существенно упростить управление, так как управление несколькими одномерными подсистемами ведется традиционными способами и не вызывает принципиальных сложностей, присущих управлению в связанных системах.

При уравновешивании руки упругими элементами синтез устройств уравновешивания проводится, исходя из структуры скелета руки и ее ориен­тации в поле сил тяжести. При этом решается задача создания механизма, обеспечивающего компенсацию веса звеньев при любой конфигурации руки [25]. При точном решении такой задачи рука с пружинно-уравно — вешивающими устройствами представляет собой систему с постоянной потенциальной энергией. Практически достаточно уравновесить наиболее тяжелые звенья руки, используемые, как правило, для региональных движений.

В зависимости от схемы расположения приводов и ориентации руки в пространстве решения задач статического уравновешивания различны по сложности. В одних случаях достаточно рядовыми передачами кинема­тически связать с соответствующим звеном руки пружинное устройство, которое в функции положения звена обеспечит необходимое усилие уравно­вешивания. В других случаях систему уравновешивания приходится строить с использованием синусных механизмов и дифференциалов, чтобы полу­чить требуемые усилия уравновешивания. Последнее обычно обусловлено тем, что упомянутые усилия описываются сложными тригонометрическими функциями углов поворота звеньев. Конечно, эта задача, как и многие из описанных выше, также может решаться программными средствами за счет вычисления и введения компенсирующих "добавок" на приводы. Однако такой путь неминуемо приводит к завышенной установочной мощности приводов робота.

В лучших образцах роботов масса руки в 10-15 раз превосходит массу поднимаемого груза. Поэтому уравновешивание массы руки является эффективным средством снижения установочной мощности двигателей. При наличии уравновешивающих механизмов мощность расходуется только на полезную работу (перенос груза), преодоление сил трения и сил инерции при разгоне и торможении звеньев руки. Режимы разгона и торможения составляют почти весь цикл работы робота. Именно на эту работу затра­чивается основная мощность двигателей.