機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人系統(tǒng)
1機(jī)器人
    機(jī)器人一般可理解為:一種可編程的通過(guò)自動(dòng)控
制去完成某些操作和移動(dòng)作業(yè)的機(jī)器。人們力圖把這
種機(jī)器設(shè)計(jì)成具有仿人或動(dòng)物的某些局部功能，并使
這些功能擴(kuò)大和延伸以替代人去工作。機(jī)器人的一般
結(jié)構(gòu)框圖見(jiàn)圖27.1-1。機(jī)器人整機(jī)基本上由兩部分組
成，即機(jī)器人本體和控制裝置。機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)包
括:機(jī)座、驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)單元、手什、手腕、末端執(zhí)
行器(操作機(jī)構(gòu))、移動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及安裝在機(jī)器人本
體上的感知器(傳感器)等?？刂蒲b置一般包括計(jì)
算機(jī)控制系統(tǒng)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電源裝置，以及人機(jī)
交互設(shè)備(如健盤、顯示器、示教盒、操縱桿)等。

    驅(qū)動(dòng)器或驅(qū)動(dòng)單元是機(jī)器人的動(dòng)力執(zhí)行機(jī)構(gòu)。根
據(jù)動(dòng)力源的類別不同，可分為電動(dòng)馭動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)和
氣壓驅(qū)動(dòng)三類。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器多數(shù)情況下用直流、交流
伺服電動(dòng)機(jī)，也可用力矩電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等。伺
服電動(dòng)機(jī)與位置檢測(cè)傳感器、速度檢側(cè)傳感器、制動(dòng)
器或減速器等各元、部件組成的整體部件稱驅(qū)動(dòng)單
元。液壓驅(qū)動(dòng)器在機(jī)器人中應(yīng)用最多的是液壓缸
(直線式或擺動(dòng)式)，液壓缸和伺服閥或比例閥也可
組成液壓伺服機(jī)構(gòu)。氣動(dòng)式主要是氣缸和氣動(dòng)馬達(dá)。
    通常的操作機(jī)構(gòu)中的基本部件是手仲和手腕，它
由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)組成。其結(jié)構(gòu)形式一般
為空間或平面機(jī)構(gòu)，多數(shù)機(jī)器人的手臂和手腕是由關(guān)
節(jié)和桿件構(gòu)成的空間機(jī)構(gòu)，一般由3～10個(gè)自由度組
成，工業(yè)機(jī)器人一般為3～6個(gè)自由度。由于機(jī)器人
具有多自由度手嘴、手腕的機(jī)構(gòu)，使操作運(yùn)動(dòng)具有通
用性和靈活性。
    末端執(zhí)行器是機(jī)器人手腕末端機(jī)械接口所連接的
直接參與作業(yè)的機(jī)構(gòu)，如夾持器、焊鉗、焊槍、噴槍
或其他作業(yè)工具、傳感器等。
    移動(dòng)裝置分為輪式、履帶式、步行式等幾種，也
可用如螺旋漿式的其他形式的推進(jìn)機(jī)構(gòu)。工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)
用的機(jī)器人多采用輪式機(jī)構(gòu)。
    感知器可分為兩種主要類型，即:感知機(jī)器人內(nèi)
部運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的內(nèi)部感知器和感知外界環(huán)境狀態(tài)信息的
外部感知器。感知器基本上由各類傳感器組成。因此，
機(jī)器人所用傳感器可分為內(nèi)部信息傳感器和外部信息
傳感器。機(jī)器人的內(nèi)部信息傳感器主要用于檢測(cè)機(jī)器
人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的位里、速度和加速度等信息，并與控制
系統(tǒng)形成反饋回路，形成閉環(huán)控制。外部信息傳感器
是感受外界環(huán)境狀態(tài)、性質(zhì)和參數(shù)的傳感器，如視覺(jué)、
觸覺(jué)、力覺(jué)傳感器等。這類傳感器在機(jī)器人的應(yīng)用可
提高機(jī)器人的適應(yīng)、控制水平和機(jī)器人自治能力。
    控制系統(tǒng)一般由包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和伺服驅(qū)動(dòng)
系統(tǒng)、電源裝置等硬件，以及運(yùn)動(dòng)控制及作業(yè)控制的
各種軟件組成。
2工業(yè)機(jī)器人
    工業(yè)機(jī)器人(Industrial  robot)是一種能自動(dòng)控
制、可重復(fù)編程、多功能、多自由度的操作機(jī)，用于
搬運(yùn)材料、工件或操持工具，完成各種作業(yè)。它可以
是固定式或移動(dòng)式。
    工業(yè)機(jī)器人的控制功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及自治能力
各有差異，但必須具備三個(gè)基本要求:采用以CPU
為核心的控制器進(jìn)行控制，如工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、NC
控制器、PLC等;能按輸人指令進(jìn)行記憶和再現(xiàn);能
獨(dú)立地按給定指令在三維空間內(nèi)進(jìn)行操作。
    工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用非常廣泛，制造業(yè)和非制造業(yè)
各領(lǐng)域都可以采用。目前常用的工業(yè)機(jī)器人有噴涂機(jī)
器人、點(diǎn)焊機(jī)器人、弧焊機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人、裝配
機(jī)器人、沖壓及壓鑄上下料機(jī)器人等，還有在特殊作
業(yè)環(huán)境下采用的機(jī)器人。本篇所述的機(jī)器人一般意指
工業(yè)機(jī)器人。
3工業(yè)機(jī)器人的構(gòu)成
    一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人一般由機(jī)器人本體、控制裝置和
驅(qū)動(dòng)單元三部分構(gòu)成。工業(yè)機(jī)器人具有和人手鐘相似
的動(dòng)作功能，可在空間抓放物體或進(jìn)行其他操作的機(jī)
械裝置，有些機(jī)器人還帶有使操作機(jī)構(gòu)移動(dòng)的機(jī)械裝
置—移動(dòng)機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)。工業(yè)機(jī)器人的構(gòu)成見(jiàn)表
27.1-1和圖27.1-2。機(jī)器人系統(tǒng)除包括機(jī)器人的各構(gòu)
成部分外，還包括機(jī)器人進(jìn)行作業(yè)所要求的外圍設(shè)備
(如焊接機(jī)器人的變位機(jī))。