机器人的定义和主要系统结构介绍
机器人的定义:“一种可编程和多功能的操作机;或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。”它能为人类带来许多方便之处。
机器人的主要系统结构:机器人一般由执行机构、驱动装置(驱动器)、检测装置(传感器)和控制系统(控制器)和复杂机械等组成。
执行机构:即机器人本体,其臂部一般采用空间开链连杆机构,其中的运动副(转动副或移动副)常称为关节,关节个数通常即为机器人的自由度数。根据关节配置型式和运动坐标形式的不同,机器人执行机构可分为直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式和关节坐标式等类型。出于拟人化的考虑,常将机器人本体的有关部位分别称为基座、腰部、臂部、腕部、手部(夹持器或末端执行器)和行走部(对于移动机器人)等。
驱动装置:是驱使执行机构运动的机构,按照控制系统发出的指令信号,借助于动力元件使机器人进行动作。它输入的是电信号,输出的是线、角位移量。
机器人驱动器(robot actuator)用来使机器人发出动作的动力机构。机器人驱动器可将电能、液压能和气压能转化为机器人的动力。常见的机器人驱动器主要有以下几种:电力驱动器,包括直流伺服电机、步进电机和交流伺服电机;液压驱动器,包括电液步进马达和油缸;气动驱动器,包括气缸和气动马达;特种驱动器,包括压电体、超声波马达、橡胶驱动器和形状记忆合金等。
检测装置:是实时检测机器人的运动及工作情况,根据需要反馈给控制系统,与设定信息进行比较后,对执行机构进行调整,以保证机器人的动作符合预定的要求。作为检测装置的传感器大致可以分为两类:一类是内部信息传感器,用于检测机器人各部分的内部状况,如各关节的位置、速度、加速度等,并将所测得的信息作为反馈信号送至控制器,形成闭环控制。一类是外部信息传感器,用于获取有关机器人的作业对象及外界环境等方面的信息,以使机器人的动作能适应外界情况的变化,使之达到更高层次的自动化,甚至使机器人具有某种“感觉”,向智能化发展,例如视觉、声觉等外部传感器给出工作对象、工作环境的有关信息,利用这些信息构成一个大的反馈回路,从而将大大提高机器人的工作精度。
机器人传感器:
实际上,机器人是利用机械传动、现代微电子技术组合而成的一种能模仿人某种技能的机械电子设备,他是在电子、机械及信息技术的基础上发展而来的。传感器(Sensor)是一种常见的却又很重要的器件,它是感受规定的被测量的各种量并按一定规律将其转换为有用信号的器件或装置。随着工业机器人技术的不断发展,机器人不再只是那个搬运重物的工具,传感器技术的应用,让工业机器人变得智能了许多,传感器为机器人增加了感觉,为机器人高精度智能化的工作提供了基础。
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