【知識趣聞】機(jī)器人的身體密碼
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機(jī)器人是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品,一般由機(jī)械本體、控制系統(tǒng)、傳感器、和驅(qū)動(dòng)器等四部分組成。機(jī)械本體是機(jī)器人實(shí)施作業(yè)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
為對本體進(jìn)行精確控制,傳感器應(yīng)提供機(jī)器人本體或其所處環(huán)境的信息,控制系統(tǒng)依據(jù)控制程序產(chǎn)生指令信號,通過控制各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的驅(qū)動(dòng)器,使各臂桿端點(diǎn)按照要求的軌跡、速度和加速度,以一定的姿態(tài)達(dá)到空間指定的位置。驅(qū)動(dòng)器將控制系統(tǒng)輸出的信號變換成大功率的信號,以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器工作。
1.機(jī)械本體
機(jī)械本體,是機(jī)器人賴以完成作業(yè)任務(wù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu),一般是一臺(tái)機(jī)械手,也稱操作器、或操作手,可以在確定的環(huán)境中執(zhí)行控制系統(tǒng)指定的操作。典型工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械本體一般由手部(末端執(zhí)行器)、腕部、臂部、腰部和基座構(gòu)成。機(jī)械手多采用關(guān)節(jié)式機(jī)械結(jié)構(gòu),一般具有6個(gè)自由度,其中3個(gè)用來確定末端執(zhí)行器的位置,另外3個(gè)則用來確定末端執(zhí)行裝置的方向(姿勢)。機(jī)械臂上的末端執(zhí)行裝置可以根據(jù)操作需要換成焊槍、吸盤、扳手等作業(yè)工具。
2.控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)是機(jī)器人的指揮中樞,相當(dāng)于人的大腦功能,負(fù)責(zé)對作業(yè)指令信息、內(nèi)外環(huán)境信息進(jìn)行處理,并依據(jù)預(yù)定的本體模型、環(huán)境模型和控制程序做出決策,產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號,通過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各個(gè)關(guān)節(jié)按所需的順序、沿確定的位置或軌跡運(yùn)動(dòng),完成特定的作業(yè)。從控制系統(tǒng)的構(gòu)成看,有開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)之分;從控制方式看有程序控制系統(tǒng)、適應(yīng)性控制系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)之分。
3.驅(qū)動(dòng)器
驅(qū)動(dòng)器是機(jī)器人的動(dòng)力系統(tǒng),相當(dāng)于人的心血管系統(tǒng),一般由驅(qū)動(dòng)裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成。因驅(qū)動(dòng)方式的不同,驅(qū)動(dòng)裝置可以分成電動(dòng)、液動(dòng)和氣動(dòng)三種類型。驅(qū)動(dòng)裝置中的電動(dòng)機(jī)、液壓缸、氣缸可以與操作機(jī)直接相連,也可以通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通常有齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、諧波齒輪傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)、帶傳動(dòng)等幾種類型。
4.傳感器
傳感器是機(jī)器人的感測系統(tǒng),相當(dāng)于人的感覺器官,是機(jī)器人系統(tǒng)的重要組成部分,包括內(nèi)部傳感器和外部傳感器兩大類。內(nèi)部傳感器主要用來檢測機(jī)器人本身的狀態(tài),為機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制提供必要的本體狀態(tài)信息,如位置傳感器、速度傳感器等。外部傳感器則用來感知機(jī)器人所處的工作環(huán)境或工作狀況信息,又可分成環(huán)境傳感器和末端執(zhí)行器傳感器兩種類型.
前者用于識別物體和檢測物體與機(jī)器人的距離等信息,后者安裝在末端執(zhí)行器上,檢測處理精巧作業(yè)的感覺信息。常見的外部傳感器有力覺傳感器、觸覺傳感器、接近覺傳感器、視覺傳感器等。
(審核編輯: 智匯張瑜)
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