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机器人的控制系统组成结构是什么样的

2019年08月01日 14:03 次阅读

机器人发展到今天,主体框架结构已经落实下来,它的发展也不是一朝一夕的事情,而是有了多半个世纪了,下边说说机器人的组成和发展情况。机器人包括三大部分六个子系统,其中三大部分指机械部分、传感部分和控制部分,六个子系统是指驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人-环境交互系统。

驱动系统就是为了使机器人运行起来给各个关节即每一个运动自由度 安置的传动装置。驱动系统既可以是液压传动、气动传动、电动传动或是把它们结合起来应用的综合系统,也可以是直接驱动或者是通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等机械传动机构进行间接驱动。

工业机器人的机械结构系统包括基座、手臂、末端操作器三大 部分。每部分都有若干个自由度,构成一个多自由度的机械系统,若基座具备行走机构,则构成行走机器人;若基座不具备行走及腰转机构,则构成单机器人臂。手臂一般包括上臂、下臂和手腕三部分。末端操作器是直接装在手腕上的一个重要部件,它可以是二手指或多手指的手爪,也可以是喷漆枪、焊具等作业工具。

机器人的控制系统组成结构是什么样的

感受系统包括内部传感器模块和外部传感器模块,其作用是用以获取内部和外部环境状态中有价值的信息。由于智能传感器的使用,使机器人的机动性、 适应性和智能化水平得以提高。虽然人类的感受系统对感知外部世界信息是极其灵敏的,但对于一些特殊的信息,传感器比人类的感受系统更准。

机器人一环境交互系统的作用是实现工业机器人与外部环境中的设备相互联系和协调。可以将工业机器人与外部设备集成为一个功能单元, 如加工制造单元、焊接单元、装配单元等。当然,也可以是多台机器人、多台机床或设备、多个零件存储装置等集成为一个去执行复杂任务的功能单元。

人机交互系统的作用是实现操作人员参与机器人控制并与机器人进行联系。例如,计算机的标准终端、指令控制台、信息显示板、危险信号报警器等。该系统可以分为两大类,即指令给定装置和信息显示装置。

控制系统的作用是根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号,控制机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。如果工业机器人没有信息反馈功能,则为开环控制系统;如果具备信息反馈功能,则为闭环控制系统。按控制原理分,控制系统可分为程序控制系统、适应性控制系统和人工智能控制系统。按控制运动的形式分,控制系统可分为点位控制和轨迹控制。

顺路说说全世界机器人的发展状况,美国戴沃尔于 1954 年最早提出了工业机器人的概念,并申请了专利。该专利的关键是利用伺服技术控制机器人的关节,借助人手对机 器人进行动作示教,并且机器人具备动作的记录和再现功能。这就是所谓的示教再现机器人,现有的机器人大部分都采用这种控制方式。 被誉为“工业机器人之父”的 Joseph F. Engel Berger于 1958 年创建了世界上第一个机器人公司— Unimation 公司,并参与设计了第一台 Unimate 机器人。该机器人是一台用于压铸作业的五轴液压驱动机器人,手臂的控制由一台专用计算机完成。

机器人的控制系统组成结构是什么样的

它采用分立式数控元件,并装有磁鼓,用以存储信息,能够记忆完成 180 个工作步骤。这个时期,另一家美国公司—AMF 公司也开始研制 Versatran 工业机器人。它主要应用于机器之间的物料运输,采用液压驱动。该机器人的手臂可以绕底座回转,沿垂直方向升降,还可以沿半径方向伸缩。普通情况下可认为 Unimate和 Versatran 是世界上最早的工业机器人。这两种工业机器人的控制方式与数控机床大致相似,但外形特征迥异,主要由类似于人的手和臂组成。工业机器人的发展历史,见下表 1-1所示。

总而言之,机器人是现代科技进步的重要标志。是一个国家综合国力的具体体现。

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