如今,机器人这一智能制造的核心设备已经活跃在各个生产车间,而作为人工智能的载体,机器人走入千家万户指日可待。机器人可分为四个主要组成部分:执行机构、控制系统、驱动伺服单元以及传感系统。
机器人本体即为执行机构相当于人体的躯干,术业有专攻,机器人本体的大小和结构依据工作的种类有所不同,一般包括基座、腰部、臂部、腕部、手部等。手部为末端执行器,机器人与机械手的区别就在于其具有除末段执行机构外的其他部件。在工业生产中,手部可以换成焊枪、夹具、吸盘等。臂部一般采用连杆机构,其中的运动副被称为关节,关节个数即为机器人的自由度。此外,可移动机器人还有移动底座或可以行走的“腿”等移动机构。
控制系统相当于机器人的大脑,负责对作业指令信息、内外环境信息进行处理,并依据预定的本体模型、环境模型和控制程序做出决策,产生相应的控制信号,通过驱动器驱动执行机构的各个关节按所需的顺序、沿确定的位置或轨迹运动,完成指定的作业。工业机器人的控制系统一般包括硬件、软件以及各类接口。其中通信接口及网络接口可以实现机器人与其他设备以及其他机器人的信息交互,使得整个任务流程智能化。
伺服电机
伺服驱动单元为机器人提供动力,安装在机器人的各关节处。机器人伺服驱动装置多为电动,一般有伺服电机、步进电机等,由控制器对其进行控制,将电信号转化为位移、转矩等。此外,基于机器人的运动特点,一般每个伺服电机都会配备减速器。减速器与控制器及伺服电机是机器人的三大核心零部件。高速运转的动力通过减速器输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮,达到减速的目的,使得机器人能在运动过程中快速停止。
传感系统又被称作检测系统,顾名思义,相当于人的感官。传感系统分为内部传感和外部传感两类,内部传感器一般设在关节处,用来检测机器人本体所处的状态,就像大脑要想控制四肢,就先要感知四肢的位置、能够移动的幅度和速度;若想完成一项工作,就要知道需加工物体的位置和状态,外部传感器是包括视觉传感系统、力觉传感器以及触觉传感系统等,掌握外部环境及任务信息的装置。机器人要与人一起工作或实现智能化,传感系统这个部分是必不可少的,只有准确掌握环境的信息,才能正确地做出反应。智能机器人的传感系统要比人的感官更加准确,在节目《最强大脑》中,视觉和听觉处在人类顶尖水平的选手都不敌人工智能机器人。
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