機器人是怎樣制造成的?
要知道機器人是怎么做成的,就必須要知道機器人是怎么組成的。
機器人目前是典型的機電一體化產(chǎn)品,一般由機械本體、控制系統(tǒng)、傳感器、驅動器和輸入/輸出系統(tǒng)接口等五部分組成。為對本體進行精確控制,傳感器應提供機器人本體或其所處環(huán)境的信息,控制系統(tǒng)依據(jù)控制程序產(chǎn)生指令信號,通過控制各關節(jié)運動坐標的驅動器,使各臂桿端點按照要求的軌跡、速度和加速度,以一定的姿態(tài)達到空間指定的位置。驅動器將控制系統(tǒng)輸出的信號變換成大功率的信號,以驅動執(zhí)行器工作。
1.機械本體
機械本體,是機器人賴以完成作業(yè)任務的執(zhí)行機構,一般是一臺機械手,也稱操作器、或操作手,可以在確定的環(huán)境中執(zhí)行控制系統(tǒng)指定的操作。典型工業(yè)機器人的機械本體一般由手部(末端執(zhí)行器)、腕部、臂部、腰部和基座構成。機械手多采用關節(jié)式機械結構,一般具有6個自由度,其中3個用來確定末端執(zhí)行器的位置,另外3個則用來確定末端執(zhí)行裝置的方向(姿勢)。機械臂上的末端執(zhí)行裝置可以根據(jù)操作需要換成焊槍、吸盤、扳手等作業(yè)工具。
2.控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)是機器人的指揮中樞,相當于人的大腦功能,負責對作業(yè)指令信息、內外環(huán)境信息進行處理,并依據(jù)預定的本體模型、環(huán)境模型和控制程序做出決策,產(chǎn)生相應的控制信號,通過驅動器驅動執(zhí)行機構的各個關節(jié)按所需的順序、沿確定的位置或軌跡運動,完成特定的作業(yè)。從控制系統(tǒng)的構成看,有開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)之分;從控制方式看有程序控制系統(tǒng)、適應性控制系統(tǒng)和智能控制系統(tǒng)之分。
3.驅動器
驅動器是機器人的動力系統(tǒng),相當于人的心血管系統(tǒng),一般由驅動裝置和傳動機構兩部分組成。因驅動方式的不同,驅動裝置可以分成電動、液動和氣動三種類型。驅動裝置中的電動機、液壓缸、氣缸可以與操作機直接相連,也可以通過傳動機構與執(zhí)行機構相連。傳動機構通常有齒輪傳動、鏈傳動、諧波齒輪傳動、螺旋傳動、帶傳動等幾種類型。
4.傳感器
傳感器是機器人的感測系統(tǒng),相當于人的感覺器官,是機器人系統(tǒng)的重要組成部分,包括內部傳感器和外部傳感器兩大類。內部傳感器主要用來檢測機器人本身的狀態(tài),為機器人的運動控制提供必要的本體狀態(tài)信息,如位置傳感器、速度傳感器等。外部傳感器則用來感知機器人所處的工作環(huán)境或工作狀況信息,又可分成環(huán)境傳感器和末端執(zhí)行器傳感器兩種類型.
前者用于識別物體和檢測物體與機器人的距離等信息,后者安裝在末端執(zhí)行器上,檢測處理精巧作業(yè)的感覺信息。常見的外部傳感器有力覺傳感器、觸覺傳感器、接近覺傳感器、視覺傳感器
機器人的工作原理
從最基本的層面來看,人體包括五個主要組成部分:
身體結構
肌肉系統(tǒng),用來移動身體結構
感官系統(tǒng),用來接收有關身體和周圍環(huán)境的信息
能量源,用來給肌肉和感官提供能量
大腦系統(tǒng),用來處理感官信息和指揮肌肉運動
機器人的組成部分與人類極為類似。一個典型的機器人有一套可移動的身體結構、一部類似于馬達的裝置、一套傳感系統(tǒng)、一個電源和一個用來控制所有這些要素的計算機“大腦”。從本質上講,機器人是由人類制造的“動物”,它們是模仿人類和動物行為的機器。機器人是“能自動工作的機器”,它們有的功能比較簡單,有的就非常復雜,但必須具備以下三個特征:
身體 是一種物理狀態(tài),具有一定的形態(tài),機器人的外形究竟是什么樣子,這取決于人們想讓它做什么樣的工作,其功能設定決定了機器人的大小、形狀、材質和特征等等。
大腦 就是控制機器人的程序或指令組,當機器人接收到傳感器的信息后,能夠遵循人們編寫的程序指令,自動執(zhí)行并完成一系列的動作??刂瞥绦蛑饕Q于下面幾種因素:使用傳感器的類型和數(shù)量,傳感器的安裝位置,可能的外部激勵以及需要達到的活動效果。
動作 就是機器人的活動,有時即使它根本不動,這也是它的一種動作表現(xiàn),任何機器人在程序的指令下要執(zhí)行某項工作,必定是靠動作來完成的。
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