工業(yè)機器人性能與控制!
2023-6-9新聞
「 1. 工業(yè)機器人系統(tǒng)組成及性能指標(biāo) 」
1)工業(yè)機器人系統(tǒng)組成
工業(yè)機器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度的機器裝置,它能自動執(zhí)行工作,是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮,也可以按照預(yù)先編排的程序運行,現(xiàn)代的工業(yè)機器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。一個典型的工業(yè)機器人如圖1所示,工業(yè)機器人按照技術(shù)發(fā)展水平可以分為三代:第一代示教再現(xiàn)機器人、第二代感知機器人、第三代智能機器人。
圖1 工業(yè)機器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成
如圖1所示,第一代工業(yè)機器人在外部結(jié)構(gòu)上主要由三部分組成:操作機(或稱機器人本體)、控制器和示教器。對于第二代及第三代工業(yè)機器人還包括感知系統(tǒng)和分析決策系統(tǒng),它們分別由傳感器及軟件實現(xiàn)。
(1)操作機:用于完成各種作業(yè)任務(wù)的機械主體,主要包含機械臂、驅(qū)動裝置、傳動單元以及內(nèi)部傳感器等部分。
(2)控制器:是根據(jù)指令及傳感器信息控制機器人本體完成一定動作的裝置,是決定機器人功能和性能的關(guān)鍵部分,也是工業(yè)機器人更新和發(fā)展最快的部分。
(3)示教器:是機器人的人機交互接口,操作者可通過它對機器人進(jìn)行編程或手動操縱機器人移動。
工業(yè)機器人從功能上由3大部分6個子系統(tǒng)組成。3大部分分別是機械部分、控制部分和傳感部分。6個子系統(tǒng)分別是驅(qū)動系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、機器人與環(huán)境交互系統(tǒng),其對應(yīng)關(guān)系見圖2。
圖2 工業(yè)機器人系統(tǒng)功能組成
2)工業(yè)機器人性能指標(biāo)
表1 工業(yè)機器人性能指標(biāo)及含義
需要說明的是,機器人在工作范圍內(nèi)可能存在奇異點。奇異點是由于機器人結(jié)構(gòu)的約束,導(dǎo)致關(guān)節(jié)失去某些特定方向的自由度的點。奇異點通常存在于作業(yè)空間的邊緣,如奇異點連成一片,則稱為“空穴”。機器人運動到奇異點附近時,由于自由度的逐步喪失,關(guān)節(jié)的姿態(tài)會急劇變化,這將導(dǎo)致驅(qū)動系統(tǒng)承受很大的負(fù)載而產(chǎn)生過載。因此,對于存在奇異點的機器人來說,其工作范圍還需要除去奇異點和空穴。圖3所示邊緣不規(guī)則處即為除去部分。
圖3 ABB工業(yè)機器人IRB1410(左)和IRB8700(右)工作范圍
以圖中所示移動機器人為例,攝像機安裝在移動機器人的上方,獲取障礙物的三維圖像。超聲波傳感器組安裝在移動機器人的前方(攝像機的正下方),獲取障礙物與移動機器人之間的距離信息,如圖4所示。