工業(yè)機(jī)器人的組成部分及發(fā)展趨勢(shì)分析

工業(yè)機(jī)器人是廣泛用于工業(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，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(xiàn)各種工業(yè)加工制造功能。工業(yè)機(jī)器人被廣泛應(yīng)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(jī)器人由三大部分六個(gè)子系統(tǒng)組成。三大部分是機(jī)械部分、傳感部分和控制部分;六個(gè)子系統(tǒng)可分為機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。

1.機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

從機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)看，工業(yè)機(jī)器人總體上分為串聯(lián)機(jī)器人和并聯(lián)機(jī)器人。串聯(lián)機(jī)器人的特點(diǎn)是一個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)會(huì)改變另一個(gè)軸的坐標(biāo)原點(diǎn)，而并聯(lián)機(jī)器人一個(gè)軸運(yùn)動(dòng)則不會(huì)改變另一個(gè)軸的坐標(biāo)原點(diǎn)。

2.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是向機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)提供動(dòng)力的裝置。根據(jù)動(dòng)力源不同，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)方式分為液壓式、氣壓式、電氣式和機(jī)械式4種。早期的工業(yè)機(jī)器人采用液壓驅(qū)動(dòng)。由于液壓系統(tǒng)存在泄露、噪聲和低速不穩(wěn)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(jī)器人、并聯(lián)加工機(jī)器人和一些特殊應(yīng)用場(chǎng)合使用液壓驅(qū)動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人。

3.感知系統(tǒng)

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

4. 機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)

機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與外部環(huán)境中的設(shè)備相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)。機(jī)器人與外部設(shè)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(dāng)然也可以是多臺(tái)機(jī)器人集成為一個(gè)去執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)的功能單元。

5.人機(jī)交互系統(tǒng)

人機(jī)交互系統(tǒng)是人與機(jī)器人進(jìn)行聯(lián)系和參與機(jī)器人控制的裝置。例如：計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)終端、指令控制臺(tái)、信息顯示板、危險(xiǎn)信號(hào)報(bào)警器等。

6.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)指令以及從傳感器反饋回來(lái)的信號(hào)，支配機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)去完成規(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，則為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng);具備信息反饋特征，則為閉環(huán)控制系統(tǒng)。

1.人機(jī)協(xié)作

隨著機(jī)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(duì)操作人員的專業(yè)要求，熟練技工的工藝經(jīng)驗(yàn)更容易傳遞。

2.自主化

目前機(jī)器人從預(yù)編程、示教再現(xiàn)控制、直接控制、遙操作等被操縱作業(yè)模式向自主學(xué)習(xí)、自主作業(yè)方向發(fā)展。智能化機(jī)器人可根據(jù)工況或環(huán)境需求，自動(dòng)設(shè)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(yù)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(jī)器人上，機(jī)器人將會(huì)變得越來(lái)越智能化。隨著傳感與識(shí)別系統(tǒng)、人工智能等技術(shù)進(jìn)步，機(jī)器人從被單向控制向自己存儲(chǔ)、自己應(yīng)用數(shù)據(jù)方向發(fā)展，逐漸信息化。隨著多機(jī)器人協(xié)同、控制、通信等技術(shù)進(jìn)步，機(jī)器人從獨(dú)立個(gè)體向相互聯(lián)網(wǎng)、協(xié)同合作方向發(fā)展。