工業(yè)自動化機器人由三大部分、六個子系統(tǒng)組成。三大部分是:機械本體、傳感器部分和控制部分。六個子系統(tǒng)是:驅(qū)動系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、機器人-環(huán)境交互系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)。
1.驅(qū)動系統(tǒng)
要使機器人運行起來,需要給各個關(guān)節(jié)即每個運動自由度安裝傳動裝置,這就是驅(qū)動統(tǒng)。驅(qū)動系統(tǒng)可以是液壓、氣動或電動的,也可以是把它們結(jié)合起來應(yīng)用的綜合系統(tǒng),還可以是直接驅(qū)動或者通過同步帶、鏈條、輪系、諧波齒輪等機械傳動機構(gòu)進(jìn)行間接驅(qū)動。
2.機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)
工業(yè)機器人的機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由機身、手臂、末端執(zhí)行器三大件組成,如圖1.6所示。每一大件都要若干自由度構(gòu)成一個多自由度的機械系統(tǒng)。若機身具備行走機構(gòu)便構(gòu)成行走機器人;若機身不具備行走及腰轉(zhuǎn)機構(gòu),則構(gòu)成單機器人臂。手臂一般由上臂、下臂和手腕組成。末端執(zhí)行器是宣接裝在手腕上的重要部件,它可以是二手指或多個手指的手爪。
3.感知系統(tǒng)
感知系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器和外部傳感器組成,其作用是獲取機器人內(nèi)部和外部環(huán)境信息,并把這些信息反饋給控制系統(tǒng)。內(nèi)部狀態(tài)傳感器用于檢測各個關(guān)節(jié)的位置、速度等變量,為閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)提供反饋信息。外部傳感器用于檢測機器人與周圍環(huán)境之間的一些狀態(tài)變量,如距離、接近程度和接觸情況等,用于引導(dǎo)機器人,便于其識別物體并做出相應(yīng)處理。外部傳感器一方面使機器人更準(zhǔn)確地獲取周圍環(huán)境情況,另一方面也能起到誤差矯正的作用。
4.控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機器人的作業(yè)指令從傳感器獲取反饋信號,控制機器人的執(zhí)行機構(gòu),使其完成規(guī)定的運動和功能。如果機器人不具備信息反饋特征,則該控制系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng);如果機器人具備信息反饋特征,則該控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。該部分主要由計算機硬件和軟件組成。軟件主要由人機交互系統(tǒng)和控制算法等組成。
1.驅(qū)動系統(tǒng)
要使機器人運行起來,需要給各個關(guān)節(jié)即每個運動自由度安裝傳動裝置,這就是驅(qū)動統(tǒng)。驅(qū)動系統(tǒng)可以是液壓、氣動或電動的,也可以是把它們結(jié)合起來應(yīng)用的綜合系統(tǒng),還可以是直接驅(qū)動或者通過同步帶、鏈條、輪系、諧波齒輪等機械傳動機構(gòu)進(jìn)行間接驅(qū)動。
2.機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)
工業(yè)機器人的機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由機身、手臂、末端執(zhí)行器三大件組成,如圖1.6所示。每一大件都要若干自由度構(gòu)成一個多自由度的機械系統(tǒng)。若機身具備行走機構(gòu)便構(gòu)成行走機器人;若機身不具備行走及腰轉(zhuǎn)機構(gòu),則構(gòu)成單機器人臂。手臂一般由上臂、下臂和手腕組成。末端執(zhí)行器是宣接裝在手腕上的重要部件,它可以是二手指或多個手指的手爪。
3.感知系統(tǒng)
感知系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器和外部傳感器組成,其作用是獲取機器人內(nèi)部和外部環(huán)境信息,并把這些信息反饋給控制系統(tǒng)。內(nèi)部狀態(tài)傳感器用于檢測各個關(guān)節(jié)的位置、速度等變量,為閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)提供反饋信息。外部傳感器用于檢測機器人與周圍環(huán)境之間的一些狀態(tài)變量,如距離、接近程度和接觸情況等,用于引導(dǎo)機器人,便于其識別物體并做出相應(yīng)處理。外部傳感器一方面使機器人更準(zhǔn)確地獲取周圍環(huán)境情況,另一方面也能起到誤差矯正的作用。
4.控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機器人的作業(yè)指令從傳感器獲取反饋信號,控制機器人的執(zhí)行機構(gòu),使其完成規(guī)定的運動和功能。如果機器人不具備信息反饋特征,則該控制系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng);如果機器人具備信息反饋特征,則該控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。該部分主要由計算機硬件和軟件組成。軟件主要由人機交互系統(tǒng)和控制算法等組成。
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