機(jī)器人系統(tǒng)
是由機(jī)器人和作業(yè)對(duì)象及環(huán)境共同構(gòu)成的整體，其中包括機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和感知系統(tǒng)四大部分。機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器。
系統(tǒng)組成
機(jī)器人系統(tǒng)是由機(jī)器人和作業(yè)對(duì)象及環(huán)境共同構(gòu)成的，其中包括機(jī)械系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和感知系統(tǒng)四大部分。
機(jī)械系統(tǒng)
工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)包括機(jī)身、臂部、手腕、末端操作器和行走機(jī)構(gòu)等部分，每一部分都有若干自由度，從而構(gòu)成一個(gè)多自由度的機(jī)械系統(tǒng)。此外，有的機(jī)器人還具備行走機(jī)構(gòu)。若機(jī)器人具備行走機(jī)構(gòu)，則構(gòu)成行走機(jī)器人；若機(jī)器人不具備行走及腰轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，則構(gòu)成單機(jī)器人臂。末端操作器是直接裝在手腕上的一個(gè)重要部件，它可以是兩手指或多手指的手爪，也可以是噴漆槍、焊槍等作業(yè)工具。工業(yè)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的作用相當(dāng)于人的身體(如骨髓、手、臂和腿等)。
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要是指驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)裝置。根據(jù)驅(qū)動(dòng)源的不同，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可分為電氣、液壓和氣壓三種以及把它們結(jié)合起來應(yīng)用的綜合系統(tǒng)。該部分的作用相當(dāng)于人的肌肉。
電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在工業(yè)機(jī)器人中應(yīng)用得較普遍，可分為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)三種驅(qū)動(dòng)形式。早期多采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，后來發(fā)展了直流伺服電動(dòng)機(jī)，交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)也逐漸得到應(yīng)用。上述驅(qū)動(dòng)單元有的用于直接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)：有的通過諧波減速器減速后驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)簡單緊湊。
液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，且負(fù)載能力大，對(duì)于重載搬運(yùn)和零件加工的機(jī)器人，采用液壓驅(qū)動(dòng)比較合理。但液壓驅(qū)動(dòng)存在管道復(fù)雜、清潔困難等缺點(diǎn)，因此限制了它在裝配作業(yè)中的應(yīng)用。
無論電氣還是液壓驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人，其手爪的開合都采用氣動(dòng)形式。氣壓驅(qū)動(dòng)機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)作迅速、價(jià)格低廉，但由于空氣具有可壓縮性，其工作速度的穩(wěn)定性較差。但是，空氣的可壓縮性可使手爪在抓取或卡緊物體時(shí)的順應(yīng)性提高，防止受力過大而造成被抓物體或手爪本身的破壞。氣壓系統(tǒng)的壓力一般為0.7 MPa，因而抓取力小，只有幾十牛到幾百牛大小。
控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指令程序及從傳感器反饋回來的信號(hào)控制機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使其完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)和功能。
如果機(jī)器人不具備信息反饋特征，則該控制系統(tǒng)稱為開環(huán)控制系統(tǒng)；如果機(jī)器人具備信息反饋特征，則該控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。該部分主要由計(jì)算機(jī)硬件和控制軟件組成。軟件主要由人與機(jī)器人進(jìn)行聯(lián)系的人機(jī)交互系統(tǒng)和控制算法等組成。該部分的作用相當(dāng)于人的大腦。
感知系統(tǒng)
感知系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器和外部傳感器組成，其作用是獲取機(jī)器人內(nèi)部和外部環(huán)境信息，并把這些信息反饋給控制系統(tǒng)。內(nèi)部狀態(tài)傳感器用于檢測各關(guān)節(jié)的位置、速度等變量，為閉環(huán)伺服控制系統(tǒng)提供反饋信息。外部狀態(tài)傳感器用于檢測機(jī)器人與周圍環(huán)境之間的一些狀態(tài)變量，如距離、接近程度和接觸情況等，用于引導(dǎo)機(jī)器人，便于其識(shí)別物體并做出相應(yīng)處理。外部傳感器可使機(jī)器人以靈活的方式對(duì)它所處的環(huán)境做出反應(yīng)，賦予機(jī)器人一定的智能。該部分的作用相當(dāng)于人的五官。
數(shù)控系統(tǒng)
數(shù)控系統(tǒng)
數(shù)字控制系統(tǒng)簡稱，英文名稱為Numerical Control System，早期是與計(jì)算機(jī)并行發(fā)展演化的，用于控制自動(dòng)化加工設(shè)備的，由電子管和繼電器等硬件構(gòu)成具有計(jì)算能力的專用控制器的稱為硬件數(shù)控（Hard NC）。20世紀(jì)70年代以后，分離的硬件電子元件逐步由集成度更高的計(jì)算機(jī)處理器代替，稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。
計(jì)算機(jī)數(shù)控（Computerized numerical control，簡稱CNC）系統(tǒng)是用計(jì)算機(jī)控制加工功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)值控制的系統(tǒng)。CNC系統(tǒng)根據(jù)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的控制程序，執(zhí)行部分或全部數(shù)值控制功能，并配有接口電路和伺服驅(qū)動(dòng)裝置，用于控制自動(dòng)化加工設(shè)備的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
CNC系統(tǒng)由數(shù)控程序存儲(chǔ)裝置（從早期的紙帶到磁環(huán)，到磁帶、磁盤到計(jì)算機(jī)通用的硬盤）、計(jì)算機(jī)控制主機(jī)（從專用計(jì)算機(jī)進(jìn)化到PC體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)）、可編程邏輯控制器（PLC）、主軸驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給（伺服）驅(qū)動(dòng)裝置（包括檢測裝置）等組成。
由于逐步使用通用計(jì)算機(jī)，數(shù)控系統(tǒng)日趨具有了軟件為主的色彩，又用PLC代替了傳統(tǒng)的機(jī)床電器邏輯控制裝置，使系統(tǒng)更小巧，其靈活性、通用性、可靠性更好，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)控功能，使用、維護(hù)也方便，并具有與網(wǎng)絡(luò)連接及進(jìn)行遠(yuǎn)程通信的功能。
