機器人是在科研、生活或工業(yè)生產中用來代替人工作的機械裝置,機器人一般由執(zhí)行機構、驅動裝置、檢測裝置、控制系統(tǒng)等組成:
1)執(zhí)行機構。即機器人本體,其臂部一般采用空間開鏈連桿機構,其中的運動副(轉動副或移動副)常稱為關節(jié),關節(jié)個數(shù)通常即為機器人的自由度數(shù)。根據(jù)關節(jié)配置型式和運動坐標形式的不同,機器人執(zhí)行機構可分為直角坐標式、圓柱坐標式、極坐標式和關節(jié)坐標式等類型。出于擬人化的考慮,常將機器人本體的有關部位分別稱為基座、腰部、臂部、腕部、手部(夾持器或末端執(zhí)行器)和行走部(對于移動機器人)等。
2)驅動裝置。是驅使執(zhí)行機構運動的機構,按照控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信號,借助于動力元件使機器人進行動作。它輸入的是電信號,輸出的是線、角位移量。機器人使用的驅動裝置主要是電力驅動裝置,如、伺服等,也有采用、氣動等驅動裝置的。
3)檢測裝置。檢測裝置實時檢測機器人的運動及工作情況,根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng),與設定信息進行比較后,對執(zhí)行機構進行調整,以保證機器人的動作符合預定的要求。作為檢測裝置的大致可以分為兩類:
內部信息傳感器,用于檢測機器人各部分的內部狀況,如各關節(jié)的位置、速度、加速度等,并將所測得的信息作為反饋信號送至控制器,形成閉環(huán)控制。
外部信息傳感器,用于獲取有關機器人的作業(yè)對象及外界環(huán)境等方面的信息,以使機器人的動作能適應外界情況的變化,使之達到更高層次的自動化,甚至使機器人具有某種“感覺”,向智能化發(fā)展,例如視覺、聲覺等外部傳感器給出工作對象、工作環(huán)境的有關信息,利用這些信息構成一個大的反饋回路,將大大提高機器人的工作精度。
4)控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)有兩種:
集中式控制,即機器人的全部控制由一臺微型完成。
分散(級)式控制,即采用多臺微機來分擔機器人的控制,若采用上、下兩級微機共同完成機器人的控制時,主機常用于負責系統(tǒng)的管理、通信、運動學和動力學計算,并向下級微機發(fā)送指令信息;作為下級從機,各關節(jié)分別對應一個,進行插補運算和伺服控制處理,實現(xiàn)給定的運動,并向主機反饋信息。
根據(jù)作業(yè)任務要求的不同,機器人的控制方式又可分為點位控制、連續(xù)軌跡控制和力(力矩)控制。
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