工业机器人的组成

这是一篇关于工业机器人的组成的思维导图。工业机器人通常由执行机构、驱动系统、控制系统和传感系统四部分组成，执行机构是机器人赖以完成工作任务的实体，通常由一系列连杆、关节或其他形式的运动副组成。

工业机器人组成

• 控制系统
  • 指令给予和信息显示
  • 人机交互系统
    • 示教再现装置
  • 控制系统
    • 运动控制装置
• 机械系统
  • 执行
  • 机械结构系统
    • 末端执行器
      • 工具快换装置
        • 可以快速更换末端工具
      • 末端执行器分类
        • 根据工作原理分类
          • 手指式
          • 吸附式
        • 根据夹持方式
          • 外夹式
          • 内撑式
          • 内外夹持式
        • 根据用途分类
          • 手爪
          • 工具
      • 夹钳式末端操作器
        • 手指
          • V型指
            • 固定V型
            • 滚柱V型
            • 自定义式V型
          • 平面指
          • 特形指
        • 手指面
          • 光滑指
          • 齿形指面
          • 柔性指面
      • 专业末端操作器
      • 吸附式末端操作器
        • 磁吸附
          • 原理
            • 利用电磁铁吸附
          • 子主题
        • 气吸附
          • 原理
            • 真空压强差原理
          • 特点
            • 结构简单，重量轻，吸附力分布均匀，广泛运用于非金属或不可有剩磁材料的吸附
          • 分类
            • 真空吸附
              • 特点：取料工作可靠，吸附力大，但需要真空系统，成本高。
            • 气流负压吸附
            • 挤压排气负压吸附
              • 类比马桶搋
    • 臂部
      • 特点
        • 手臂一般由大臂，小臂或多个手臂组成，用来支撑腕部和手部，实现较大的运动范围
        • 刚度要求高
        • 导向性要好
        • 重量要轻
        • 运动要平稳，定位精度要高
        • 所以
      • 分类
        • 按结构分
          • 单臂
          • 上臂
        • 按运动形式分
          • 移动型手臂
          • 旋转型手臂
          • 复合型手臂
      • 要求
        • 总质量较大，受力一般比较复杂
        • 在运动时，直接承受腕部，末端执行器和工件的静、动载荷，尤其在高速运动时，将产生较大的惯性力（或惯性力矩），引起冲击，影响定位精度
        • 手臂的结构形式必须根据机器人的运动形势，抓取重量，动作自由度，运动精度等因素来确定
        • 因为
    • 腰部
      • 定义
        • 连接臂部和机座的部件
      • 特点
        • 腰部的制作误差，运动精度和平稳性对机器人的定位精度有决定性影响
      • 设计腰部的注意事项
        • 腰部传递转矩，需要同时承担扭转和弯曲，要考虑其承载能力与刚性的支撑结构
        • 需要考虑线缆及其其他单元的控制元件能否穿过的问题
    • 机座
      • 定义
        • 整个机器人的支持部分
      • 分类
        • 固定式
          • 机座不具备行走能力
          • 一般用柳钉直接固定在地面或者工作台
        • 移动式
          • 机座具备行走能力
          • 固定轨迹式行走机构
            • 龙门吊类似导轨
          • 无固定轨迹式行走机构
            • 运用履带或车轮
      • 特点
        • 要有一定的刚度和稳定性
  • 驱动系统
    • 定义
      • 向机械结构系统各部件提供动力
        • 驱动器
          • 负责产生动力
        • 传动系统
          • 负责让产生的动力到达指定的机构
    • 驱动方式
      • 间接驱动
      • 直接驱动
    • 分类
      • 气动
        • 原理
          • 靠压缩空气来推动气缸运动进而带动原件运动
        • 特点
          • 气体压缩性大，精度低，阻尼效果差，低速不易控制，难以实现伺服操作，但结构简单，成本低。
          • 适用中小负载，快速驱动，精度要求低的有限点位控制的工业机器人中，如冲压机器人，或用于点焊等较大型通用机器人的气动平衡中，或用于装备机器人的气动夹具
        • 装置结构
          • 气源
            • 压缩机
            • 储存
              • 储气罐
              • 净化
                • 主路过滤器，干燥机油雾分离器
                • 处理
                  • 调压器，油雾器
                  • 控制
                    • 方向控制阀，速度控制阀
                    • 驱动
                      • 气缸
        • 类型
          • 直动气缸
          • 气动马达
          • 气爪
      • 液压
        • 工作原理
          • 将油泵产生的工作油的压力转化为机械能
        • 特点
          • 优点
            • 操作力大，功率体积较大，适合于大负载，低速驱动
            • 精度高，可无极调速，反应灵敏，可实现连续轨迹控制
          • 缺点
            • 对密封的要求较高，对温度有要求，此外要求制作的精度较高
        • 类型
          • 液压马达
          • 液压缸
      • 电动
        • 定义
          • 利用各种电动机产生力矩和力，即由电能产生动能，直接或间接的驱动机器人各关节动作
        • 特点
          • 控制精度高，能精确定位，，反应灵敏;可实现连续轨迹控制
          • 适用于中小负载，要求具有较高的位置控制精度，速度较高的机器人
        • 电动驱动方式分类
          • 永磁式直流电动机
            • 无铁芯的转子式电动机
              • 优点
                • 电感系数低，摩擦很小且没有嵌齿转矩;圆盘电枢式电动机可以产生低转矩的平稳输出
              • 缺点
                • 热容量很低，传热通道受限，在高功率工作负荷下，它有很大的工作循环间隙限制以及被动空气散热需求
          • 无刷电动机
            • 使用光学或者磁场的传感器以及电子换向电路来代替石墨电刷以及铜条式换向器
            • 交流伺服电动机
              • 实现了位置，速度和力矩的闭环控制，精度由编码器的精度决定，具有反应迅速，速度不受负载影响，加减速快，精度高，低速稳定。对有瞬间负载波动和要求快速起动的场合特别适用
            • 无刷直流电动机
          • 步进电动机
            • 将电脉冲信号转化为步进电机角位移或线位移
              • 它的角位移和线位移量与脉冲数成正比，转速或线速度与脉冲频率成正比
            • 特点
              • 能够正反转，速停，无级调速
              • 误差不长期积累
              • 控制精度受步距角限制，调速范围相对较小
              • 高负载或高速度时易失步，低速运行时会产生步进运行
      • 电液气综合
    • 设计选用原则
      • 根据操作负载要求
        • 低速大负载（液压）
        • 中等负载（电动）
        • 轻负载（电动）
        • 轻负载高速时（气动）
      • 根据作业环境
        • 从事喷涂作业的机器人，由于工作环境需要防爆，需要考虑机器人的防爆性能，多采用电液伺服驱动系统和具有本征防爆的交流电动伺服驱动系统。
        • 在腐蚀性，易燃易爆气体，放射性物质环境中工作的移动机器人，一般采用交流伺服驱动‘
        • 在要求洁净的环境中工作的机器人大多采用直接驱动电动机驱动系统
      • 根据运行要求
        • 在重复精度和运行速度要求较高（速度相对较低≤4.5m/s）的情况，可采用AC（交流电机）、DC（直流电机）或步进电动机伺服驱动系统
        • 在速度、精度要求均很高的情况，多采用直接驱动电动机驱动系统
• 传感系统
  • 感知和搜集信息
  • 感受系统
    • 压力传感器
    • 光学传感器
    • 。。。。。。
  • 机器人/环境交互系统