不了解工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)組成？東莞自動化培訓(xùn)專家為您詳解！

東莞工業(yè)機(jī)器人（培訓(xùn)）是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置，它能自動執(zhí)行工作，是靠自身動力和控制能力來實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行，現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。

工業(yè)機(jī)器人由本體、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個基本部分組成。主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有3~6個運(yùn)動自由度，其中腕部通常有1~3個運(yùn)動自由度；驅(qū)動系統(tǒng)包括動力裝置和傳動機(jī)構(gòu)，用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動作；控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號，并進(jìn)行控制，如圖1-12。

圖1-12

機(jī)器人本體又稱操作機(jī)，它是用來完成各種操作的執(zhí)行部件，結(jié)構(gòu)主要有感知系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動裝置、傳動裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，詳細(xì)結(jié)構(gòu)形式可以查看圖1-13。

圖1-13

（1）機(jī)器人驅(qū)動裝置  要使機(jī)器人運(yùn)行起來, 需給各個關(guān)節(jié)即每個運(yùn)動自由度安置傳動裝置，通過驅(qū)動系統(tǒng)給機(jī)器人各部位、各關(guān)節(jié)動作提供原動力。

驅(qū)動系統(tǒng)可以是液壓傳動、氣動傳動、電動傳動,或者把它們結(jié)合起來應(yīng)用的綜合系統(tǒng); 可以是直接驅(qū)動，或者是通過同步帶、鏈條、輪系、諧波齒輪等機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行間接驅(qū)動。

1）電動驅(qū)動裝置的能源簡單，速度變化范圍大，效率高，速度和位置精度都很高，如圖1-14。

圖1-14

但它們多與減速裝置相聯(lián)，直接驅(qū)動比較困難。驅(qū)動裝置又可分為直流(DC)、交流(AC)伺服電機(jī)驅(qū)動和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動。直流伺服電機(jī)電刷易磨損，且易形成火花。無刷直流電機(jī)也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動多為開環(huán)控制，控制簡單但功率不大，多用于低精度小功率機(jī)器人系統(tǒng)。

2）液壓驅(qū)動通過高精度的缸體和活塞來完成，通過缸體和活塞桿的相對運(yùn)動實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動。其的優(yōu)點(diǎn)是功率大，精度較高，結(jié)構(gòu)緊湊。但由于需要增設(shè)液壓源，容易產(chǎn)生液體泄漏，不適合高、低溫場合，故液壓驅(qū)動目前多用于特大功率的機(jī)器人系統(tǒng)。

3）氣壓驅(qū)動的結(jié)構(gòu)簡單，清潔，動作靈敏，具有緩沖作用。但與液壓驅(qū)動裝置相比，功率較小，剛度差，噪音大，速度不易控制，所以多用于精度不高的點(diǎn)位控制機(jī)器人。

（2）傳動裝置  傳動裝置是連接動力源和運(yùn)動連桿的關(guān)鍵部分，根據(jù)關(guān)節(jié)形式，又分為直線傳動和旋轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)，如圖1-15。

1）直線傳動機(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動特性多用于直角坐標(biāo)機(jī)器人的X、Y、Z方向驅(qū)動，圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)的徑向驅(qū)動和垂直升降驅(qū)動，以及球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)的徑向伸縮驅(qū)動。

2）旋轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)采用旋轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)的目的是將電機(jī)的驅(qū)動源輸出的較高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成較低轉(zhuǎn)速，并獲得較大的力矩。機(jī)器人中應(yīng)用較多的旋轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)有齒輪鏈、同步皮帶和諧波齒輪。

圖1-15-（a） 直線傳動       

圖1-15-（b） 旋轉(zhuǎn)傳動

（3）感知系統(tǒng)  機(jī)器人傳感系統(tǒng)的感受系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成, 用以獲取內(nèi)部和外部環(huán)境狀態(tài)中有意義的信息。

1）（東莞工業(yè)）機(jī)器人（培訓(xùn)）位置檢測常見的方法有旋轉(zhuǎn)光學(xué)編碼器、感應(yīng)同步器、電位計(jì)、轉(zhuǎn)速計(jì)等。

旋轉(zhuǎn)光學(xué)編碼器是最常用的位置反饋裝置。光電探測器把光脈沖轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制波形。軸的轉(zhuǎn)角通過計(jì)算脈沖數(shù)得到，轉(zhuǎn)動方向由兩個方波信號的相對相位決定。感應(yīng)同步器輸出兩個模擬信號——軸轉(zhuǎn)角的正弦信號和余弦信號。軸的轉(zhuǎn)角由這兩個信號的相對幅值計(jì)算得到。感應(yīng)同步器一般比編碼器可靠，但它的分辨率較低。電位計(jì)是最直接的位置檢測形式。它連接在電橋中，能夠產(chǎn)生與軸轉(zhuǎn)角成正比的電壓信號。但是，由于分辨率低、線性不好以及對噪聲敏感。轉(zhuǎn)速計(jì)能夠輸出與軸的轉(zhuǎn)速成正比的模擬信號。如果沒有這樣的速度傳感器，可以通過對檢測到的位置相對于時間的差分得到速度反饋信號。

2）機(jī)器人力檢測的力傳感器通常安裝在操作臂的關(guān)機(jī)驅(qū)動器、末端執(zhí)行器與操作臂的終端關(guān)節(jié)之間、末端執(zhí)行器的“指尖”上。安裝在關(guān)節(jié)驅(qū)動器上可測量驅(qū)動器/減速器自身的力矩或者力的輸出。但不能很好地檢測末端執(zhí)行器與環(huán)境之間的接觸力。安裝在末端執(zhí)行器與操作臂的終端關(guān)節(jié)之間，可稱腕力傳感器。通常，可以測量施加于末端執(zhí)行器上的三個到六個力/力矩分量。安裝在末端執(zhí)行器的“指尖”上。通常，這些帶有力覺得手指內(nèi)置了應(yīng)變計(jì)，可以測量作用在指尖上的一個到四個分力。

（4）機(jī)器人的控制系統(tǒng)  是機(jī)器人的重要組成部分，用于對機(jī)器人動作的控制，以完成特定的工作任務(wù)。驅(qū)動系統(tǒng)就是機(jī)器人的動力源。無論是使用還是制造工業(yè)機(jī)器人，都要對控制系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)有所了解，如圖1-16。 

圖1-16

（5）工業(yè)機(jī)器人的控制柜介 ABB機(jī)器人的控制系統(tǒng)稱為IRC5系統(tǒng)，IRC5包含以下部件：主電源、計(jì)算機(jī)供電單元、計(jì)算機(jī)控制模塊（計(jì)算機(jī)主體）、輸入/輸出板、Customer connections（用戶連接端口）、FlexPendant接口（示教盒接線端）、軸計(jì)算機(jī)板、驅(qū)動單元（機(jī)器人本體、外部軸），如圖1-17。

圖1-17

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