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(jié)機械手或多自由度的機器裝置，具有一定的自動性，可依靠自身的動力能源和控制能力實現(xiàn)各種工業(yè)加工制造功能。工業(yè)機器人被廣泛應(yīng)用于電子、物流、化工等各個工業(yè)領(lǐng)域之中。

一般來說，工業(yè)機器人由三大部分六個子系統(tǒng)組成。三大部分是機械部分、傳感部分和控制部分;六個子系統(tǒng)可分為機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、機器人-環(huán)境交互系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。

1.機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)

從機械結(jié)構(gòu)來看，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)機器人的特點是一個軸的運動會改變另一個軸的坐標原點，而并聯(lián)機器人一個軸運動則不會改變另一個軸的坐標原點。

2.驅(qū)動系統(tǒng)

驅(qū)動系統(tǒng)是向機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)提供動力的裝置。根據(jù)動力源不同，驅(qū)動系統(tǒng)的傳動方式分為液壓式、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(qū)動。由于液壓系統(tǒng)存在泄露、噪聲和低速不穩(wěn)定等問題，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(yīng)用場合使用液壓驅(qū)動的工業(yè)機器人。

3.感知系統(tǒng)

機器人感知系統(tǒng)把機器人各種內(nèi)部狀態(tài)信息和環(huán)境信息從信號轉(zhuǎn)變?yōu)闄C器人自身或者機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)的機械量，如位移、速度和力等，視覺感知技術(shù)是工業(yè)機器人感知的一個重要方面。視覺伺服系統(tǒng)將視覺信息作為反饋信號，用于控制調(diào)整機器人的位置和姿態(tài)。

4. 機器人-環(huán)境交互系統(tǒng)

機器人-環(huán)境交互系統(tǒng)是實現(xiàn)機器人與外部環(huán)境中的設(shè)備相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)。機器人與外部設(shè)備集成為一個功能單元，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去執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)的功能單元。

5.人機交互系統(tǒng)

人機交互系統(tǒng)是人與機器人進行聯(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(tǒng)

控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機器人的作業(yè)指令以及從傳感器反饋回來的信號，支配機器人的執(zhí)行機構(gòu)去完成規(guī)定的運動和功能。如果機器人不具備信息反饋特征，則為開環(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.人機協(xié)作

隨著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。拖動示教、人工教學(xué)技術(shù)的成熟，使得編程更簡單易用，降低了對操作人員的專業(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(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。智能化機器人可根據(jù)工況或環(huán)境需求，自動設(shè)定和優(yōu)化軌跡路徑、自動避開奇異點、進行干涉與碰撞的預(yù)判并避障等。

3.智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化

越來越多的3D視覺、力傳感器會使用到機器人上，機器人將會變得越來越智能化。隨著傳感與識別系統(tǒng)、人工智能等技術(shù)進步，機器人從被單向控制向自己存儲、自己應(yīng)用數(shù)據(jù)方向發(fā)展，逐漸信息化。隨著多機器人協(xié)同、控制、通信等技術(shù)進步，機器人從獨立個體向相互聯(lián)網(wǎng)、協(xié)同合作方向發(fā)展。