機器人的核心部件構成有哪些?
機器人的構成:
機器人核心部件:
機械手或移動(dòng)車(chē):這是機器人的主體部分,由連桿,活動(dòng)關(guān)節以及其它結構部件構成,使機器人達到空間的某一位置。如果沒(méi)有其它部件,僅機械手本身并不是機器人。
末端執行器:連接在機械手最后一個(gè)關(guān)節上的部件,它一般用來(lái)抓取物體,與其他機構連接并執行需要的任務(wù)。機器人制造上一般不設計或出售末端執行器,多數情況下,他們只提供一個(gè)簡(jiǎn)單的抓持器。末端執行器安裝在機器人上以完成給定環(huán)境中的任務(wù),如焊接,噴漆,涂膠以及零件裝卸等就是少數幾個(gè)可能需要機器人來(lái)完成的任務(wù)。通常,末端執行器的動(dòng)作由機器人控制器直接控制,或將機器人控制器的信號傳至末端執行器自身的控制裝置(如PLC)。
驅動(dòng)器:驅動(dòng)器是機械手的“肌肉”。常見(jiàn)的驅動(dòng)器有伺服電機,步進(jìn)電機,氣缸及液壓缸等,也還有一些用于某些特殊場(chǎng)合的新型驅動(dòng)器,它們將在第6章進(jìn)行討論。驅動(dòng)器受控制器的控制。
傳感器:傳感器用來(lái)收集機器人內部狀態(tài)的信息或用來(lái)與外部環(huán)境進(jìn)行通信。機器人控制器需要知道每個(gè)連桿的位置才能知道機器人的總體構型。人即使在完全黑暗中也會(huì )知道胳膊和腿在哪里,這是因為肌腱內的中樞神經(jīng)系統中的神經(jīng)傳感器將信息反饋給了人的大腦。
大腦利用這些信息來(lái)測定肌肉伸縮程度進(jìn)而確定胳膊和腿的狀態(tài)。對于機器人,集成在機器人內的傳感器將每一個(gè)關(guān)節和連桿的信息發(fā)送給控制器,于是控制器就能決定機器人的構型。機器人常配有許多外部傳感器,例如視覺(jué)系統,觸覺(jué)傳感器,語(yǔ)言合成器等,以使機器人能與外界進(jìn)行通信。
控制器:機器人控制器從計算機獲取數據,控制驅動(dòng)器的動(dòng)作,并與傳感器反饋信息一起協(xié)調機器人的運動(dòng)。假如要機器人從箱柜里取出一個(gè)零件,它的第一個(gè)關(guān)節角度必須為35°,如果第一關(guān)節尚未達到這一角度,控制器就會(huì )發(fā)出一個(gè)信號到驅動(dòng)器(輸送電流到電動(dòng)機),使驅動(dòng)器運動(dòng),然后通過(guò)關(guān)節上的反饋傳感器(電位器或編碼器等)測量關(guān)節角度的變化,當關(guān)節達到預定角度時(shí),停止發(fā)送控制信號。對于更復雜的機器人,機器人的運動(dòng)速度和力也由控制器控制。機器人控制器與人的小腦十分相似,雖然小腦的功能沒(méi)有人的大腦功能強大,但它卻控制著(zhù)人的運動(dòng)。
處理器:處理器是機器人的大腦,用來(lái)計算機器人關(guān)節的運動(dòng),確定每個(gè)關(guān)節應移動(dòng)多少和多遠才能達到預定的速度和位置,并且監督控制器與傳感器協(xié)調動(dòng)作。處理器通常就是一臺計算機(專(zhuān)用)。它也需要擁有操作系統,程序和像監視器那樣的外部設備等。
軟件:用于機器人的軟件大致有三塊。第一塊是操作系統,用來(lái)操作計算機。第二塊是機器人軟件,它根據機器人運動(dòng)方程計算每一個(gè)關(guān)節的動(dòng)作,然后將這些信息傳送到控制器,這種軟件有多種級別,從機器語(yǔ)言到現代機器人使用的高級語(yǔ)言不等。第三塊是例行程序集合和應用程序,它們是為了使用機器人外部設備而開(kāi)發(fā)的(例如視覺(jué)通用程序),或者是為了執行特定任務(wù)而開(kāi)發(fā)的。
機器人在其工作區域內可以達到的最大距離。器人可按任意的姿態(tài)達到其工作區域內的許多點(diǎn)(這些點(diǎn)稱(chēng)為靈巧點(diǎn))。然而,對于其他一些接近于機器人運動(dòng)范圍的極限線(xiàn),則不能任意指定其姿態(tài)(這些點(diǎn)稱(chēng)為非靈巧點(diǎn))。說(shuō)明:運動(dòng)范圍是機器人關(guān)節長(cháng)度和其構型的函數。
精度:精度是指機器人到達指定點(diǎn)的精確程度 說(shuō)明:它與驅動(dòng)器的分辨率以及反饋裝置有關(guān)。大多數工業(yè)機器人具有0.001英寸或更高的精度。
重復精度:重復精度是指如果動(dòng)作重復多次,機器人到達同樣位置的精確程度。舉例:假設驅動(dòng)機器人到達同一點(diǎn)100次,由于許多因素會(huì )影響機器人的位置精度,機器人不可能每次都能準確地到達同一點(diǎn),但應在以該點(diǎn)為圓心的一個(gè)圓區范圍內。該圓的半徑是由一系列重復動(dòng)作形成的,這個(gè)半徑即為重復精度。說(shuō)明:重復精度比精度更為重要,如果一個(gè)機器人定位不夠精確,通常會(huì )顯示一固定的誤差,這個(gè)誤差是可以預測的,因此可以通過(guò)編程予以校正。
舉例:假設一個(gè)機器人總是向右偏離0.01mm,那么可以規定所有的位置點(diǎn)都向左偏移0.01mm英寸,這樣就消除了偏差。說(shuō)明:如果誤差是隨機的,那它就無(wú)法預測,因此也就無(wú)法消除。重負精度限定了這種隨機誤差的范圍,通常通過(guò)一定次數地重復運行機器人來(lái)測定。