關于機器人如何分類,上沒有制定統(tǒng)一的標準,有的按負載重量分,有的按控制方式分,有的按自由度分,有的按結構分,有的按應用領域分。所謂工業(yè)機器人就是面向工業(yè)領域的多關節(jié)機械手或多自由度機器人。
工業(yè)機器人從誕生開始,就在很多工業(yè)領域里邊得到了廣泛應用,主要是有些工廠的勞作環(huán)境對人的身體要求太了,人的血肉之軀無法勝任,或者對某些工種的工藝要求非常高而人類的手工作業(yè)無法達標等場景。
早應用于汽車制造工業(yè)行業(yè),常用于焊接、噴漆、上下料和搬運。
隨著工業(yè)機器人技術應用范圍的延伸和擴大,現(xiàn)在已可代替人從事危險、有害、有毒、低溫 和高熱等惡劣環(huán)境中的工作和代替人完成繁重、單調的重復勞動,并可提高勞動生產(chǎn)率,保證產(chǎn)品質量。
工業(yè)機器人的優(yōu)點
應用機器人的優(yōu)點,通過對機器人應用領域的介紹,可以知道機器人應用給人類帶來如下好處:
(1)減少勞動力費用。
(2)提高生產(chǎn)率。
(3)改進產(chǎn)品質量。
(4)增加制造過程的柔性。
(5)減少材料浪費。
(6)控制和加快庫存的周轉。
(7)降低生產(chǎn)成本
(8)消除危險和惡劣的勞動崗位。
機器人的組成部件
機器人作為一個系統(tǒng),它由如下部件構成:
機械手或移動車,這是機器人的主體部分,由連桿,活動關節(jié)以及其它結構部件構成,使機器人達到空間的某一位置。如果沒有其它部件,僅機械手本身并不是機器人。(相當于人的身體或手臂);
末端執(zhí)行器,連接在機械手后一個關節(jié)上的部件,它一般用來抓取物體,與其他機構連接并執(zhí)行需要的任務。機器人制造上一般不設計或出售末端執(zhí)行器,多數(shù)情況下,他們只提供一個簡單的抓持器。(相當于人的手)
末端執(zhí)行器安裝在機器人上以完成給定環(huán)境中的任務,如焊接,噴漆,涂膠以及零件裝卸等就是少數(shù)幾個可能需要機器人來完成的任務。通常,末端執(zhí)行器的動作由機器人控制器直接控制,或將機器人控制器的信號傳至末端執(zhí)行器自身的控制裝置(如PLC);
驅動器,驅動器是機械手的“肌肉”。常見的驅動器有伺服電機,步進電機,氣缸及液壓缸等,也還有一些用于某些特殊場合的新型驅動器,它們將在第6章進行討論。驅動器受控制器的控制。
傳感器,傳感器用來收集機器人內部狀態(tài)的信息或用來與外部環(huán)境進行通信。機器人控制器需要知道每個連桿的位置才能知道機器人的總體構型。人即使在*黑暗中也會知道胳膊和腿在哪里,這是因為肌腱內的中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)傳感器將信息反饋給了人的大腦。大腦利用這些信息來測定肌肉伸縮程度進而確定胳膊和腿的狀態(tài)。
對于機器人,集成在機器人內的傳感器將每一個關節(jié)和連桿的信息發(fā)送給控制器,于是控制器就能決定機器人的構型。機器人常配有許多外部傳感器,例如視覺系統(tǒng),觸覺傳感器,語言合成器等,以使機器人能與外界進行通信。
控制器,機器人控制器從計算機獲取數(shù)據(jù),控制驅動器的動作,并與傳感器反饋信息一起協(xié)調機器人的運動。
假如要機器人從箱柜里取出一個零件,它的*個關節(jié)角度必須為35°,如果*關節(jié)尚未達到這一角度,控制器就會發(fā)出一個信號到驅動器(輸送電流到電動機),使驅動器運動,然后通過關節(jié)上的反饋傳感器(電位器或編碼器等)測量關節(jié)角度的變化,當關節(jié)達到預定角度時,停止發(fā)送控制信號。
對于更復雜的機器人,機器人的運動速度和力也由控制器控制。機器人控制器與人的小腦十分相似,雖然小腦的功能沒有人的大腦功能強大,但它卻控制著人的運動。
處理器,處理器是機器人的大腦,用來計算機器人關節(jié)的運動,確定每個關節(jié)應移動多少和多遠才能達到預定的速度和位置,并且監(jiān)督控制器與傳感器協(xié)調動作。處理器通常就是一臺計算機()。它也需要擁有操作系統(tǒng),程序和像監(jiān)視器那樣的外部設備等。
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