不了解工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)組成？東莞自動(dòng)化培訓(xùn)專家為您詳解！

東莞工業(yè)機(jī)器人（培訓(xùn)）是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置，它能自動(dòng)執(zhí)行工作，是靠自身動(dòng)力和控制能力來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行，現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。

工業(yè)機(jī)器人由本體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)基本部分組成。主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有3~6個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，其中腕部通常有1~3個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng)力裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作；控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號(hào)，并進(jìn)行控制，如圖1-12。

圖1-12

機(jī)器人本體又稱操作機(jī)，它是用來(lái)完成各種操作的執(zhí)行部件，結(jié)構(gòu)主要有感知系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，詳細(xì)結(jié)構(gòu)形式可以查看圖1-13。

圖1-13

（1）機(jī)器人驅(qū)動(dòng)裝置  要使機(jī)器人運(yùn)行起來(lái), 需給各個(gè)關(guān)節(jié)即每個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度安置傳動(dòng)裝置，通過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)給機(jī)器人各部位、各關(guān)節(jié)動(dòng)作提供原動(dòng)力。

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以是液壓傳動(dòng)、氣動(dòng)傳動(dòng)、電動(dòng)傳動(dòng),或者把它們結(jié)合起來(lái)應(yīng)用的綜合系統(tǒng); 可以是直接驅(qū)動(dòng)，或者是通過(guò)同步帶、鏈條、輪系、諧波齒輪等機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行間接驅(qū)動(dòng)。

1）電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的能源簡(jiǎn)單，速度變化范圍大，效率高，速度和位置精度都很高，如圖1-14。

圖1-14

但它們多與減速裝置相聯(lián)，直接驅(qū)動(dòng)比較困難。驅(qū)動(dòng)裝置又可分為直流(DC)、交流(AC)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。直流伺服電機(jī)電刷易磨損，且易形成火花。無(wú)刷直流電機(jī)也得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)多為開環(huán)控制，控制簡(jiǎn)單但功率不大，多用于低精度小功率機(jī)器人系統(tǒng)。

2）液壓驅(qū)動(dòng)通過(guò)高精度的缸體和活塞來(lái)完成，通過(guò)缸體和活塞桿的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。其的優(yōu)點(diǎn)是功率大，精度較高，結(jié)構(gòu)緊湊。但由于需要增設(shè)液壓源，容易產(chǎn)生液體泄漏，不適合高、低溫場(chǎng)合，故液壓驅(qū)動(dòng)目前多用于特大功率的機(jī)器人系統(tǒng)。

3）氣壓驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，清潔，動(dòng)作靈敏，具有緩沖作用。但與液壓驅(qū)動(dòng)裝置相比，功率較小，剛度差，噪音大，速度不易控制，所以多用于精度不高的點(diǎn)位控制機(jī)器人。

（2）傳動(dòng)裝置  傳動(dòng)裝置是連接動(dòng)力源和運(yùn)動(dòng)連桿的關(guān)鍵部分，根據(jù)關(guān)節(jié)形式，又分為直線傳動(dòng)和旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如圖1-15。

1）直線傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(dòng)特性多用于直角坐標(biāo)機(jī)器人的X、Y、Z方向驅(qū)動(dòng)，圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)的徑向驅(qū)動(dòng)和垂直升降驅(qū)動(dòng)，以及球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)的徑向伸縮驅(qū)動(dòng)。

2）旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的目的是將電機(jī)的驅(qū)動(dòng)源輸出的較高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成較低轉(zhuǎn)速，并獲得較大的力矩。機(jī)器人中應(yīng)用較多的旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有齒輪鏈、同步皮帶和諧波齒輪。

圖1-15-（a） 直線傳動(dòng)       

圖1-15-（b） 旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)

（3）感知系統(tǒng)  機(jī)器人傳感系統(tǒng)的感受系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成, 用以獲取內(nèi)部和外部環(huán)境狀態(tài)中有意義的信息。

1）（東莞工業(yè)）機(jī)器人（培訓(xùn)）位置檢測(cè)常見的方法有旋轉(zhuǎn)光學(xué)編碼器、感應(yīng)同步器、電位計(jì)、轉(zhuǎn)速計(jì)等。

旋轉(zhuǎn)光學(xué)編碼器是最常用的位置反饋裝置。光電探測(cè)器把光脈沖轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制波形。軸的轉(zhuǎn)角通過(guò)計(jì)算脈沖數(shù)得到，轉(zhuǎn)動(dòng)方向由兩個(gè)方波信號(hào)的相對(duì)相位決定。感應(yīng)同步器輸出兩個(gè)模擬信號(hào)——軸轉(zhuǎn)角的正弦信號(hào)和余弦信號(hào)。軸的轉(zhuǎn)角由這兩個(gè)信號(hào)的相對(duì)幅值計(jì)算得到。感應(yīng)同步器一般比編碼器可靠，但它的分辨率較低。電位計(jì)是最直接的位置檢測(cè)形式。它連接在電橋中，能夠產(chǎn)生與軸轉(zhuǎn)角成正比的電壓信號(hào)。但是，由于分辨率低、線性不好以及對(duì)噪聲敏感。轉(zhuǎn)速計(jì)能夠輸出與軸的轉(zhuǎn)速成正比的模擬信號(hào)。如果沒有這樣的速度傳感器，可以通過(guò)對(duì)檢測(cè)到的位置相對(duì)于時(shí)間的差分得到速度反饋信號(hào)。

2）機(jī)器人力檢測(cè)的力傳感器通常安裝在操作臂的關(guān)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、末端執(zhí)行器與操作臂的終端關(guān)節(jié)之間、末端執(zhí)行器的“指尖”上。安裝在關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器上可測(cè)量驅(qū)動(dòng)器/減速器自身的力矩或者力的輸出。但不能很好地檢測(cè)末端執(zhí)行器與環(huán)境之間的接觸力。安裝在末端執(zhí)行器與操作臂的終端關(guān)節(jié)之間，可稱腕力傳感器。通常，可以測(cè)量施加于末端執(zhí)行器上的三個(gè)到六個(gè)力/力矩分量。安裝在末端執(zhí)行器的“指尖”上。通常，這些帶有力覺得手指內(nèi)置了應(yīng)變計(jì)，可以測(cè)量作用在指尖上的一個(gè)到四個(gè)分力。

（4）機(jī)器人的控制系統(tǒng)  是機(jī)器人的重要組成部分，用于對(duì)機(jī)器人動(dòng)作的控制，以完成特定的工作任務(wù)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)就是機(jī)器人的動(dòng)力源。無(wú)論是使用還是制造工業(yè)機(jī)器人，都要對(duì)控制系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有所了解，如圖1-16。 

圖1-16

（5）工業(yè)機(jī)器人的控制柜介 ABB機(jī)器人的控制系統(tǒng)稱為IRC5系統(tǒng)，IRC5包含以下部件：主電源、計(jì)算機(jī)供電單元、計(jì)算機(jī)控制模塊（計(jì)算機(jī)主體）、輸入/輸出板、Customer connections（用戶連接端口）、FlexPendant接口（示教盒接線端）、軸計(jì)算機(jī)板、驅(qū)動(dòng)單元（機(jī)器人本體、外部軸），如圖1-17。

圖1-17

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