工業(yè)機器人的組成部分及發(fā)展趨勢分析

工業(yè)機器人是廣泛用于工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節機械手或多自由度的機器裝置，具有一定的自動(dòng)性，可依靠自身的動(dòng)力能源和控制能力實(shí)現各種工業(yè)加工制造功能。工業(yè)機器人被廣泛應用于電子、物流、化工等各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域之中。

一般來(lái)說(shuō)，工業(yè)機器人由三大部分六個(gè)子系統組成。三大部分是機械部分、傳感部分和控制部分;六個(gè)子系統可分為機械結構系統、驅動(dòng)系統、感知系統、機器人-環(huán)境交互系統、人機交互系統和控制系統。

1.機械結構系統

從機械結構來(lái)看，工業(yè)機器人總體上分為串聯(lián)機器人和并聯(lián)機器人。串聯(lián)機器人的特點(diǎn)是一個(gè)軸的運動(dòng)會(huì )改變另一個(gè)軸的坐標原點(diǎn)，而并聯(lián)機器人一個(gè)軸運動(dòng)則不會(huì )改變另一個(gè)軸的坐標原點(diǎn)。

2.驅動(dòng)系統

驅動(dòng)系統是向機械結構系統提供動(dòng)力的裝置。根據動(dòng)力源不同，驅動(dòng)系統的傳動(dòng)方式分為液壓式、氣壓式、電氣式和機械式4種。早期的工業(yè)機器人采用液壓驅動(dòng)。由于液壓系統存在泄露、噪聲和低速不穩定等問(wèn)題，并且功率單元笨重和昂貴，目前只有大型重載機器人、并聯(lián)加工機器人和一些特殊應用場(chǎng)合使用液壓驅動(dòng)的工業(yè)機器人。

3.感知系統

機器人感知系統把機器人各種內部狀態(tài)信息和環(huán)境信息從信號轉變?yōu)闄C器人自身或者機器人之間能夠理解和應用的數據和信息，除了需要感知與自身工作狀態(tài)相關(guān)的機械量，如位移、速度和力等，視覺(jué)感知技術(shù)是工業(yè)機器人感知的一個(gè)重要方面。視覺(jué)伺服系統將視覺(jué)信息作為反饋信號，用于控制調整機器人的位置和姿態(tài)。

4. 機器人-環(huán)境交互系統

機器人-環(huán)境交互系統是實(shí)現機器人與外部環(huán)境中的設備相互聯(lián)系和協(xié)調的系統。機器人與外部設備集成為一個(gè)功能單元，如加工制造單元、焊接單元、裝配單元等。當然也可以是多臺機器人集成為一個(gè)去執行復雜任務(wù)的功能單元。

5.人機交互系統

人機交互系統是人與機器人進(jìn)行聯(lián)系和參與機器人控制的裝置。例如：計算機的標準終端、指令控制臺、信息顯示板、危險信號報警器等。

6.控制系統

控制系統的任務(wù)是根據機器人的作業(yè)指令以及從傳感器反饋回來(lái)的信號，支配機器人的執行機構去完成規定的運動(dòng)和功能。如果機器人不具備信息反饋特征，則為開(kāi)環(huán)控制系統;具備信息反饋特征，則為閉環(huán)控制系統。

1.人機協(xié)作

隨著(zhù)機器人從與人保持距離作業(yè)向與人自然交互并協(xié)同作業(yè)方面發(fā)展。拖動(dòng)示教、人工教學(xué)技術(shù)的成熟，使得編程更簡(jiǎn)單易用，降低了對操作人員的專(zhuān)業(yè)要求，熟練技工的工藝經(jīng)驗更容易傳遞。

2.自主化

目前機器人從預編程、示教再現控制、直接控制、遙操作等被操縱作業(yè)模式向自主學(xué)習、自主作業(yè)方向發(fā)展。智能化機器人可根據工況或環(huán)境需求，自動(dòng)設定和優(yōu)化軌跡路徑、自動(dòng)避開(kāi)奇異點(diǎn)、進(jìn)行干涉與碰撞的預判并避障等。

3.智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò )化

越來(lái)越多的3D視覺(jué)、力傳感器會(huì )使用到機器人上，機器人將會(huì )變得越來(lái)越智能化。隨著(zhù)傳感與識別系統、人工智能等技術(shù)進(jìn)步，機器人從被單向控制向自己存儲、自己應用數據方向發(fā)展，逐漸信息化。隨著(zhù)多機器人協(xié)同、控制、通信等技術(shù)進(jìn)步，機器人從獨立個(gè)體向相互聯(lián)網(wǎng)、協(xié)同合作方向發(fā)展。