工業(yè)機(jī)器人主要由哪些組成

隨著中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型步伐的加快，機(jī)器人的使用越來越頻繁，作為工廠里的技術(shù)工程師必需了解機(jī)器人的相關(guān)技術(shù)，那么通用機(jī)器人由什么部件組成呢？

機(jī)器人作為一個系統(tǒng)，它由如下部件構(gòu)成：

機(jī)械手或移動車：這是機(jī)器人的主體部分，由連桿，活動關(guān)節(jié)以及其它結(jié)構(gòu)部件構(gòu)成，使機(jī)器人達(dá)到空間的某一位置。如果沒有其它部件，僅機(jī)械手本身并不是機(jī)器人。

末端執(zhí)行器：連接在機(jī)械手最后一個關(guān)節(jié)上的部件，它一般用來抓取物體，與其他機(jī)構(gòu)連接并執(zhí)行需要的任務(wù)。機(jī)器人制造上一般不設(shè)計(jì)或出售末端執(zhí)行器，多數(shù)情況下，他們只提供一個簡單的抓持器。末端執(zhí)行器安裝在機(jī)器人上以完成給定環(huán)境中的任務(wù)，如焊接，噴漆，涂膠以及零件裝卸等就是少數(shù)幾個可能需要機(jī)器人來完成的任務(wù)。通常，末端執(zhí)行器的動作由機(jī)器人控制器直接控制，或?qū)C(jī)器人控制器的信號傳至末端執(zhí)行器自身的控制裝置（如PLC）。

工業(yè)機(jī)器人由哪些主要部件組成呢？

驅(qū)動器：驅(qū)動器是機(jī)械手的“肌肉”。常見的驅(qū)動器有伺服電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)，氣缸及液壓缸等，也還有一些用于某些特殊場合的新型驅(qū)動器，它們將在第6章進(jìn)行討論。驅(qū)動器受控制器的控制。

傳感器：傳感器用來收集機(jī)器人內(nèi)部狀態(tài)的信息或用來與外部環(huán)境進(jìn)行通信。機(jī)器人控制器需要知道每個連桿的位置才能知道機(jī)器人的總體構(gòu)型。人即使在完全黑暗中也會知道胳膊和腿在哪里，這是因?yàn)榧‰靸?nèi)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)傳感器將信息反饋給了人的大腦。大腦利用這些信息來測定肌肉伸縮程度進(jìn)而確定胳膊和腿的狀態(tài)。對于機(jī)器人，集成在機(jī)器人內(nèi)的傳感器將每一個關(guān)節(jié)和連桿的信息發(fā)送給控制器，于是控制器就能決定機(jī)器人的構(gòu)型。機(jī)器人常配有許多外部傳感器，例如視覺系統(tǒng)，觸覺傳感器，語言合成器等，以使機(jī)器人能與外界進(jìn)行通信。

控制器：機(jī)器人控制器從計(jì)算機(jī)獲取數(shù)據(jù)，控制驅(qū)動器的動作，并與傳感器反饋信息一起協(xié)調(diào)機(jī)器人的運(yùn)動。假如要機(jī)器人從箱柜里取出一個零件，它的第一個關(guān)節(jié)角度必須為35°，如果第一關(guān)節(jié)尚未達(dá)到這一角度，控制器就會發(fā)出一個信號到驅(qū)動器（輸送電流到電動機(jī)），使驅(qū)動器運(yùn)動，然后通過關(guān)節(jié)上的反饋傳感器（電位器或編碼器等）測量關(guān)節(jié)角度的變化，當(dāng)關(guān)節(jié)達(dá)到預(yù)定角度時，停止發(fā)送控制信號。對于更復(fù)雜的機(jī)器人，機(jī)器人的運(yùn)動速度和力也由控制器控制。機(jī)器人控制器與人的小腦十分相似，雖然小腦的功能沒有人的大腦功能強(qiáng)大，但它卻控制著人的運(yùn)動。

處理器：處理器是機(jī)器人的大腦，用來計(jì)算機(jī)器人關(guān)節(jié)的運(yùn)動，確定每個關(guān)節(jié)應(yīng)移動多少和多遠(yuǎn)才能達(dá)到預(yù)定的速度和位置，并且監(jiān)督控制器與傳感器協(xié)調(diào)動作。處理器通常就是一臺計(jì)算機(jī)（專用）。它也需要擁有操作系統(tǒng)，程序和像監(jiān)視器那樣的外部設(shè)備等。

軟件：用于機(jī)器人的軟件大致有三塊。第一塊是操作系統(tǒng)，用來操作計(jì)算機(jī)。第二塊是機(jī)器人軟件，它根據(jù)機(jī)器人運(yùn)動方程計(jì)算每一個關(guān)節(jié)的動作，然后將這些信息傳送到控制器，這種軟件有多種級別，從機(jī)器語言到現(xiàn)代機(jī)器人使用的高級語言不等。第三塊是例行程序集合和應(yīng)用程序，它們是為了使用機(jī)器人外部設(shè)備而開發(fā)的（例如視覺通用程序），或者是為了執(zhí)行特定任務(wù)而開發(fā)的。

機(jī)器人在其工作區(qū)域內(nèi)可以達(dá)到的最大距離。器人可按任意的姿態(tài)達(dá)到其工作區(qū)域內(nèi)的許多點(diǎn)（這些點(diǎn)稱為靈巧點(diǎn)）。然而，對于其他一些接近于機(jī)器人運(yùn)動范圍的極限線，則不能任意指定其姿態(tài)（這些點(diǎn)稱為非靈巧點(diǎn)）。說明：運(yùn)動范圍是機(jī)器人關(guān)節(jié)長度和其構(gòu)型的函數(shù)。

精度：精度是指機(jī)器人到達(dá)指定點(diǎn)的精確程度說明：它與驅(qū)動器的分辨率以及反饋裝置有關(guān)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人具有0.001英寸或更高的精度。

重復(fù)精度：重復(fù)精度是指如果動作重復(fù)多次，機(jī)器人到達(dá)同樣位置的精確程度。舉例：假設(shè)驅(qū)動機(jī)器人到達(dá)同一點(diǎn)100次，由于許多因素會影響機(jī)器人的位置精度，機(jī)器人不可能每次都能準(zhǔn)確地到達(dá)同一點(diǎn)，但應(yīng)在以該點(diǎn)為圓心的一個圓區(qū)范圍內(nèi)。該圓的半徑是由一系列重復(fù)動作形成的，這個半徑即為重復(fù)精度。說明：重復(fù)精度比精度更為重要，如果一個機(jī)器人定位不夠精確，通常會顯示一固定的誤差，這個誤差是可以預(yù)測的，因此可以通過編程予以校正。舉例：假設(shè)一個機(jī)器人總是向右偏離0.01mm，那么可以規(guī)定所有的位置點(diǎn)都向左偏移0.01mm英寸，這樣就消除了偏差。說明：如果誤差是隨機(jī)的，那它就無法預(yù)測，因此也就無法消除。重負(fù)精度限定了這種隨機(jī)誤差的范圍，通常通過一定次數(shù)地重復(fù)運(yùn)行機(jī)器人來測定。