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电气百科:全面了解工业机器人分类及相关基础知识
2020-10-16 08:28:09
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全面了解工业机器人分类及相关基础知识


  关于机器人如何分类,国际上没有制定统一的标准,有的按负载重量分,有的按控制方式分,有的按自由度分,有的按结构分,有的按应用领域分。今天我们来聊一聊工业机器人相关知识,所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。


  工业机器人从诞生开始,就在很多工业领域里边得到了广泛应用,主要是有些工厂的劳作环境对人的身体要求太极端了,人的血肉之躯无法胜任,或者对某些工种的工艺要求非常高而人类的手工作业无法达标等场景。


  最早应用于汽车制造工业行业,常用于焊接、喷漆、上下料和搬运。


  随着工业机器人技术应用范围的延伸和扩大,现在已可代替人从事危险、有害、有毒、低温 和高热等恶劣环境中的工作和代替人完成繁重、单调的重复劳动,并可提高劳动生产率,保证产品质量。


  工业机器人的优点


  应用机器人的优点,通过对机器人应用领域的介绍,可以知道机器人应用给人类带来如下好处:


  (1)减少劳动力费用。


  (2)提高生产率。


  (3)改进产品质量。


  (4)增加制造过程的柔性。


  (5)减少材料浪费。


  (6)控制和加快库存的周转。


  (7)降低生产成本


  (8)消除危险和恶劣的劳动岗位。


  机器人的组成部件


  机器人作为一个系统,它由如下部件构成:


  机械手或移动车,这是机器人的主体部分,由连杆,活动关节以及其它结构部件构成,使机器人达到空间的某一位置。如果没有其它部件,仅机械手本身并不是机器人。(相当于人的身体或手臂);


  末端执行器,连接在机械手最后一个关节上的部件,它一般用来抓取物体,与其他机构连接并执行需要的任务。机器人制造上一般不设计或出售末端执行器,多数情况下,他们只提供一个简单的抓持器。(相当于人的手)


  末端执行器安装在机器人上以完成给定环境中的任务,如焊接,喷漆,涂胶以及零件装卸等就是少数几个可能需要机器人来完成的任务。通常,末端执行器的动作由机器人控制器直接控制,或将机器人控制器的信号传至末端执行器自身的控制装置(如PLC);


  驱动器,驱动器是机械手的“肌肉”。常见的驱动器有伺服电机,步进电机,气缸及液压缸等,也还有一些用于某些特殊场合的新型驱动器,它们将在第6章进行讨论。驱动器受控制器的控制。


  传感器,传感器用来收集机器人内部状态的信息或用来与外部环境进行通信。机器人控制器需要知道每个连杆的位置才能知道机器人的总体构型。人即使在完全黑暗中也会知道胳膊和腿在哪里,这是因为肌腱内的中枢神经系统中的神经传感器将信息反馈给了人的大脑。大脑利用这些信息来测定肌肉伸缩程度进而确定胳膊和腿的状态。


  对于机器人,集成在机器人内的传感器将每一个关节和连杆的信息发送给控制器,于是控制器就能决定机器人的构型。机器人常配有许多外部传感器,例如视觉系统,触觉传感器,语言合成器等,以使机器人能与外界进行通信。


  控制器,机器人控制器从计算机获取数据,控制驱动器的动作,并与传感器反馈信息一起协调机器人的运动。


  假如要机器人从箱柜里取出一个零件,它的第一个关节角度必须为35°,如果第一关节尚未达到这一角度,控制器就会发出一个信号到驱动器(输送电流到电动机),使驱动器运动,然后通过关节上的反馈传感器(电位器或编码器等)测量关节角度的变化,当关节达到预定角度时,停止发送控制信号。


  对于更复杂的机器人,机器人的运动速度和力也由控制器控制。机器人控制器与人的小脑十分相似,虽然小脑的功能没有人的大脑功能强大,但它却控制着人的运动。


  处理器,处理器是机器人的大脑,用来计算机器人关节的运动,确定每个关节应移动多少和多远才能达到预定的速度和位置,并且监督控制器与传感器协调动作。处理器通常就是一台计算机(专用)。它也需要拥有操作系统,程序和像监视器那样的外部设备等。

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