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工業(yè)機器人

工業(yè)機器人簡介：

    工業(yè)機器人是廣泛用于工業(yè)領域的多關節(jié)機械手或多自由度的機器裝置，具有一定的自動性，可依靠自身的動力能源和控制能力實現各種工業(yè)加工制造功能。工業(yè)機器人被廣泛應用于電子、物流、化工等各個工業(yè)領域之中。

    組成：

    一般來說，工業(yè)機器人由三大部分6個子系統(tǒng)組成。三大部分是機械部分、傳感部分和控制部分。6個子系統(tǒng)可分為機械結構系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、機器人-環(huán)境交互系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。

    1.機械結構系統(tǒng)

    從機械結構來看，工業(yè)機器人總體上分為串聯機器人和并聯機器人。串聯機器人的特點是一個軸的運動會改變另一個軸的坐標原點，而并聯機器人一個軸運動則不會改變另一個軸的坐標原點。早期的工業(yè)機器人都是采用串聯機構。并聯機構定義為動平臺和定平臺通過至少兩個獨立的運動鏈相連接，機構具有兩個或兩個以上自由度，且以并聯方式驅動的一種閉環(huán)機構。并聯機構有兩個構成部分，分別是手腕和手臂。手臂活動區(qū)域對活動空間有很大的影響，而手腕是工具和主體的連接部分。與串聯機器人相比較，并聯機器人具有剛度大、結構穩(wěn)定、承載能力大、微動精度高、運動負荷小的優(yōu)點。在位置求解上，串聯機器人的正解容易，但反解十分困難；而并聯機器人則相反，其正解困難，反解卻非常容易。

    2.驅動系統(tǒng)

    驅動系統(tǒng)是向機械結構系統(tǒng)提供動力的裝置。根據動力源不同，驅動系統(tǒng)的傳動方式分為液壓式、氣壓式、電氣式和機械式4種。早期的工業(yè)機器人采用液壓驅動。由于液壓系統(tǒng)存在泄露、噪聲和低速不穩(wěn)定等問題，并且功率單元笨重和昂貴，目前只有大型重載機器人、并聯加工機器人和一些特殊應用場合使用液壓驅動的工業(yè)機器人。氣壓驅動具有速度快、系統(tǒng)結構簡單、維修方便、價格低等優(yōu)點。但是氣壓裝置的工作壓強低，不易..定位，一般僅用于工業(yè)機器人末端執(zhí)行器的驅動。氣動手抓、旋轉氣缸和氣動吸盤作為末端執(zhí)行器可用于中、小負荷的工件抓取和裝配。電力驅動是目前使用.多的一種驅動方式，其特點是電源取用方便，響應快，驅動力大，信號檢測、傳遞、處理方便，并可以采用多種靈活的控制方式，驅動電機一般采用步進電機或伺服電機，目前也有采用直接驅動電機，但是造價較高，控制也較為復雜，和電機相配的減速器一般采用諧波減速器、擺線針輪減速器或者行星齒輪減速器。由于并聯機器人中有大量的直線驅動需求，直線電機在并聯機器人領域已經得到了廣泛應用。

    3.感知系統(tǒng)

    機器人感知系統(tǒng)把機器人各種內部狀態(tài)信息和環(huán)境信息從信號轉變?yōu)闄C器人自身或者機器人之間能夠理解和應用的數據和信息，除了需要感知與自身工作狀態(tài)相關的機械量，如位移、速度和力等，視覺感知技術是工業(yè)機器人感知的一個重要方面。視覺伺服系統(tǒng)將視覺信息作為反饋信號，用于控制調整機器人的位置和姿態(tài)。機器視覺系統(tǒng)還在質量檢測、識別工件、食品分揀、包裝的各個方面得到了廣泛應用。感知系統(tǒng)由內部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成，智能傳感器的使用提高了機器人的機動性、適應性和智能化水平。

    4. 機器人-環(huán)境交互系統(tǒng)

    機器人-環(huán)境交互系統(tǒng)是實現機器人與外部環(huán)境中的設備相互聯系和協(xié)調的系統(tǒng)。機器人與外部設備集成為一個功能單元，如加工制造單元、焊接單元、裝配單元等。當然也可以是多臺機器人集成為一個去執(zhí)行復雜任務的功能單元。

    5.人機交互系統(tǒng)

    人機交互系統(tǒng)是人與機器人進行聯系和參與機器人控制的裝置。例如：計算機的標準終端、指令控制臺、信息顯示板、危險信號報警器等。

    6.控制系統(tǒng)

    控制系統(tǒng)的任務是根據機器人的作業(yè)指令以及從傳感器反饋回來的信號，支配機器人的執(zhí)行機構去完成規(guī)定的運動和功能。如果機器人不具備信息反饋特征，則為開環(huán)控制系統(tǒng)；具備信息反饋特征，則為閉環(huán)控制系統(tǒng)。根據控制原理可分為程序控制系統(tǒng)、適應性控制系統(tǒng)和人工智能控制系統(tǒng)。根據控制運動的形式可分為點位控制和連續(xù)軌跡控制。