机器人、工业机器人、机器人系统摘要:机器人、工业机器人、机器人系统 1机器人 机器人一般可理解为:一种可编程的通过自动控 制去完成某些操作和移动作业的机器。人们力图把这 种机器设计成具有仿人或动物的某些局部功能，并使 这些功能扩大和延伸以替代人去工作。机器人的一般 结构框图见图27.1-1
机器人、工业机器人、机器人系统 1机器人 机器人一般可理解为:一种可编程的通过自动控 制去完成某些操作和移动作业的机器。人们力图把这 种机器设计成具有仿人或动物的某些局部功能，并使 这些功能扩大和延伸以替代人去工作。机器人的一般 结构框图见图27.1-1。机器人整机基本上由两部分组 成，即机器人本体和控制装置。机器人的本体结构包 括:机座、驱动器和驱动单元、手什、手腕、末端执 行器(操作机构)、移动机构，以及安装在机器人本 体上的感知器(传感器)等。控制装置一般包括计 算机控制系统、伺服驱动系统、电源装置，以及人机 交互设备(如健盘、显示器、示教盒、操纵杆)等。  驱动器或驱动单元是机器人的动力执行机构。根 据动力源的类别不同，可分为电动驭动、液压驱动和 气压驱动三类。电动驱动器多数情况下用直流、交流 伺服电动机，也可用力矩电动机、步进电动机等。伺 服电动机与位置检测传感器、速度检侧传感器、制动 器或减速器等各元、部件组成的整体部件称驱动单 元。液压驱动器在机器人中应用最多的是液压缸 (直线式或摆动式)，液压缸和伺服阀或比例阀也可 组成液压伺服机构。气动式主要是气缸和气动马达。 通常的操作机构中的基本部件是手仲和手腕，它 由旋转运动和往复运动的机构组成。其结构形式一般 为空间或平面机构，多数机器人的手臂和手腕是由关 节和杆件构成的空间机构，一般由3～10个自由度组 成，工业机器人一般为3～6个自由度。由于机器人 具有多自由度手嘴、手腕的机构，使操作运动具有通 用性和灵活性。 末端执行器是机器人手腕末端机械接口所连接的 直接参与作业的机构，如夹持器、焊钳、焊枪、喷枪 或其他作业工具、传感器等。 移动装置分为轮式、履带式、步行式等几种，也 可用如螺旋浆式的其他形式的推进机构。工业领域应 用的机器人多采用轮式机构。 感知器可分为两种主要类型，即:感知机器人内 部运动状态的内部感知器和感知外界环境状态信息的 外部感知器。感知器基本上由各类传感器组成。因此， 机器人所用传感器可分为内部信息传感器和外部信息 传感器。机器人的内部信息传感器主要用于检测机器 人运动状态的位里、速度和加速度等信息，并与控制 系统形成反馈回路，形成闭环控制。外部信息传感器 是感受外界环境状态、性质和参数的传感器，如视觉、 触觉、力觉传感器等。这类传感器在机器人的应用可 提高机器人的适应、控制水平和机器人自治能力。 控制系统一般由包括计算机控制系统和伺服驱动 系统、电源装置等硬件，以及运动控制及作业控制的 各种软件组成。 2工业机器人 工业机器人(Industrial robot)是一种能自动控 制、可重复编程、多功能、多自由度的操作机，用于 搬运材料、工件或操持工具，完成各种作业。它可以 是固定式或移动式。 工业机器人的控制功能和结构特点以及自治能力 各有差异，但必须具备三个基本要求:采用以CPU 为核心的控制器进行控制，如工业控制计算机、NC 控制器、PLC等;能按输人指令进行记忆和再现;能 独立地按给定指令在三维空间内进行操作。 工业机器人的应用非常广泛，制造业和非制造业 各领域都可以采用。目前常用的工业机器人有喷涂机 器人、点焊机器人、弧焊机器人、搬运机器人、装配 机器人、冲压及压铸上下料机器人等，还有在特殊作 业环境下采用的机器人。本篇所述的机器人一般意指 工业机器人。 3工业机器人的构成 一台工业机器人一般由机器人本体、控制装置和 驱动单元三部分构成。工业机器人具有和人手钟相似 的动作功能，可在空间抓放物体或进行其他操作的机 械装置，有些机器人还带有使操作机构移动的机械装 置—移动机构和行走机构。工业机器人的构成见表 27.1-1和图27.1-2。机器人系统除包括机器人的各构 成部分外，还包括机器人进行作业所要求的外围设备 (如焊接机器人的变位机)。   |
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