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工业机器人构成及工作原理
发布时间:2013-6-18 阅读:4332次  

 

工业机器人系统是由工业机器人和集成对象及环境共同组成的,其中包括机器人机械系统,驱动系统,控制系统,和感知系统四的部分组成。可以说工业机器人的组成部分与人类极为类似。一个典型的工业机器人有一套可移动的身体结构、一部类似于马达的装置、一套传感系统、一个电源和一个用来控制所有这些要素的计算机“大脑”。从本质上讲,工业机器人是由人类制造的“动物”,它们是模仿人类和动物行为的机器。

1、工业机器人构成;

    工业机器人的机械系统包括机身,臂部,手腕,末端操作器和行走机构等部分组成,每一部分都有若干自由度的机械系统。此外,有的机器人还具有行走机构,若具有行走机构则构成行走机器人,若没有则构成单机器人手臂。工业机器人的机械机械系统相当于人的身体(骨骼,手,臂,腿等)。  

    驱动系统主要是指驱动机械系统动作的驱动装置。这部分的作用相当于人的肌肉。根据驱动源的不同,驱动系统分为电气,液压,气压以及把它们结合起来应用的综合系统。电气驱动在工业机器人中应用的最为广泛,主要分为步进电动机,直流伺服电机和交流伺服电机三种。液压驱动运动平稳,且负载能力大,对于重载的搬运和零件加工机器人,采用液压驱动比较合理。但液压驱动管道复杂,清洁困难,因此限制了在装配作业中的作用。无论电气还是液压驱动的机器人,其手爪的开合都采用气动形式。  

    控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序及从传感器反馈回来的信号,控制机器人的执行机构,使其完成规定的运动和功能。如果机器人不具备信息反馈特征,则该控制系统称为开环控制系统;如果机器人具备信息反馈特征,则还控制系统称为闭环控制系统。该部分主要由计算机硬件和控制软件组成。软件主要有人与机器人联系的人机交互系统和控制算法等组成。该部分的作用相当于人的大脑。   

    感知系统由内部传感器和外部传感器组成,其作用是获取机器人内部和外部环境信息,并把这些信息反馈给控制系统。内部状态传感器用于检测各个关节的位置,速度等变量,为闭环伺服控制系统提供反馈信息。外部状态传感器用于检测机器人与周围环境之间的一些状态变量,如距离,接近程度和接触情况等,用于引导机器人,便于其实别物体并作出相应处理。该部分的作用相当于人的五官。

2、工业机器人工作原理

    机器人系统实际上是一个典型的机电一体化系统,其工作原理为:控制系统发出动作指令,控制驱动器动作,驱动器带动机械系统运动,使末端操作器到达空间某一位置和实现某一姿态,实施一定的作业任务。末端操作器在空间的实时位姿由感知系统反馈给控制系统,控制系统把实际位姿与目标位姿相比较,发出下一个动作指令,如此循环,直到完成作业任务为止。

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