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工业机器人的基本机构
发布日期:2014-12-29 12:30:56 浏览次数: 字体大小:
机器人系统是由:机械结构系统、驱动系统、感知系统和控制系统四大部分所组成。1机械系统</h4>工业机械人的机械系统由机身、手臂、末端执行器(endeffector,或称手部)三大部分组成。每一部分都由若干自由度构成一...
机器人系统是由:机械结构系统、驱动系统、感知系统和控制系统四大部分所组成。
1 机械系统
工业机械人的机械系统由机身、手臂、末端执行器(end effector,或称手部)三大部分组成。
每一部分都由若干自由度构成一个多自由度的机械系统。若机身具备行走部件(mobile mechanism)便构成行走机器人;若机身不具备行走及腰转机构,则构成单机器人臂(single robot arm)。机械手臂一般由上臂、下臂和手腕所组成。末端执行器是直接装在手腕上的重要部件,它可以是二手指或多指的手爪,也可以是喷漆枪、焊枪等作业工具。工业机器人的机械系统的作用相当于人的身体(骨骼、手、臂、腿等)。
2 驱动系统
要想机器人动起来,需要给各个关节即每个运动自由度安装传动装置,这就是驱动系统。根据驱动源的不同,驱动系统可以分为液压、气压或电动驱动系统三种以及把它们结合起来应用的综合系统。该部分相当于人的肌肉。
电气驱动系统在工业机器人中应用得最普遍,可分为步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机三种驱动形式。早期多采用步进电动机驱动,后来发展了直流伺服电动机,现在交流伺服电动机也开始广泛应用。上述驱动单元有的用于直接驱动机构运动,有的通过谐波减速后驱动机构运动,其结构简单紧凑。
液压驱动系统最大的优点是运动平稳,且负载力大,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。但液压驱动存在管道复杂、清洁困难等缺点。因此,它在装配作业中的应用受到限制。
无论电气还是液压驱动的机器人,其手爪的开合都是采用气动形式的。
气压驱动机器人结构简单、工作迅速、价格低廉,但由于空气具有可压缩性,其工作速度稳定性差。但是,空气的可压缩性,可使手爪在抓取或卡紧物体时的顺应性提高,防止受力过大而造成被抓物体或手爪本身的破坏。气压系统压力一般为0.7MPa,因为抓取力小,只有几十牛到几百牛。
3 传感系统
传感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。
其中,内部状态传感器用于检测各个关节的位置、速度等信息,为闭环伺服控制系统提供反馈信息。
外部传感器用于检测机器人与周围环境之间的一些状态信息,如距离、接近程度和接触情况等,用于引导机器人,便于其识别物体并做出相应处理。外部传感器一方面使机器人更准确地获取周围环境情况,另一方面也能起到误差纠正的作用。
该部分的作用相当于人的五官。
4 控制系统
控制系统的任务是根据机器人的作业指令从传感器获取反馈信号,控制机器人的执行部件,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功能,该控制系统则称为闭环控制系统。该部分主要由计算机硬件和软件组成。软件主要由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。
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