工业机器人组成结构详解

工业机器人的组成大体上可分成四大部分，即执行机构、驱动单元、控制系统、感知和反馈系统，具体组成如图9-1所示。执行机构按控制系统的指令进行运动，动力由驱动系统提供，各部分关系如图9-2所示。

图9-1 机器人的组成

1—工件 2—机械手 3—机械臂 4—气动装置 5—驱动系统 6—计算机控制系统

图9-2 各部分相互关系

机械系统又叫操作机，是工业机器人的执行机构。它可分成基座、手臂、手腕和手部，如图9-3所示。分析时，一般将操作机简化为由连杆、关节和末端执行件组成。组成工业机器人操作机的连杆和关节，按其功能可以分成两类：一类是组成操作机手臂的长连杆，也称臂杆，产生主运动，是操作机的位置机构；另一类是组成手腕的短连杆，它实际上是一组位于臂杆端部的关节组，是操作机的姿态机构，确定了末端执行件在空间的方向。连杆首尾相连，通过关节相连，构成一个开式连杆系，在连杆系的开端安装末端执行件。(www.xing528.com)

图9-3 机器人机械结构组成

1—手部 2—手腕 3—手臂 4—机座

机器人的驱动系统，按动力源可分为液压、气动和电动三种基本类型，根据需要也可将这三种类型组合成复合式的驱动系统。近年来，随着特征用途机器人如微型机器人的出现，动力来自压电效应、超声波、化学反应的驱动系统相继出现。交、直流伺服电动机具有起动力矩大、惯量小等优点，很适合机器人驱动系统的要求。因此，目前在抓重100kg以下的机器人中多采用电动驱动系统控制系统实现对操作机的控制。它通过控制各关节运动坐标的驱动器，使各臂杆端点按要求的轨迹、速度和加速度运动，并通过协调各臂杆的运动，或使末端执行件按指定的路径运动，或使其到达空间指定的位置，并满足正确的取向要求。为完成指定的作业，在工作过程中，控制系统还必须实现操作机和周边设备间的信息交流和工作协调。

感知和反馈系统共同作用实现工业机器人的智能化。前者主要是传感器组，后者靠运动软件实现。感知技术是通过各种传感器获取工作环境信息，这样才能捕捉不断变化的实际情况，进行任务规划和自主控制，最终实现目标要求。机器人所用的传感器按功能可细分为外部传感器和内部传感器两类。内部传感器用于检测控制系统中涉及的变量，而外部传感器则涉及到视觉传感技术，要使用视觉的设备及视觉信息处理技术。