一般來說，工業(yè)機(jī)器人由三大部分六個(gè)子系統(tǒng)組成。
三大部分是機(jī)械部分、傳感部分和控制部分。
六個(gè)子系統(tǒng)可分為機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。
1.機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)
從機(jī)械結(jié)構(gòu)來看，工業(yè)機(jī)器人總體上分為串聯(lián)機(jī)器人和并聯(lián)機(jī)器人。串聯(lián)機(jī)器人的特點(diǎn)是一個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)會(huì)改變另一個(gè)軸的坐標(biāo)原點(diǎn)，而并聯(lián)機(jī)器人一個(gè)軸運(yùn)動(dòng)則不會(huì)改變另一個(gè)軸的坐標(biāo)原點(diǎn)。早期的工業(yè)機(jī)器人都是采用串聯(lián)機(jī)構(gòu)。并聯(lián)機(jī)構(gòu)定義為動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)通過至少兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)鏈相連接，機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)的一種閉環(huán)機(jī)構(gòu)。并聯(lián)機(jī)構(gòu)有兩個(gè)構(gòu)成部分，分別是手腕和手臂。手臂活動(dòng)區(qū)域?qū)顒?dòng)空間有很大的影響，而手腕是工具和主體的連接部分。與串聯(lián)機(jī)器人相比較，并聯(lián)機(jī)器人具有剛度大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、承載能力大、微動(dòng)精度高、運(yùn)動(dòng)負(fù)荷小的優(yōu)點(diǎn)。在位置求解上，串聯(lián)機(jī)器人的正解容易，但反解十分困難；而并聯(lián)機(jī)器人則相反，其正解困難，反解卻非常容易。
2.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是向機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)提供動(dòng)力的裝置。根據(jù)動(dòng)力源不同，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)方式分為液壓式、氣壓式、電氣式和機(jī)械式4種。早期的工業(yè)機(jī)器人采用液壓驅(qū)動(dòng)。由于液壓系統(tǒng)存在泄露、噪聲和低速不穩(wěn)定等問題，并且功率單元笨重和昂貴，目前只有大型重載機(jī)器人、并聯(lián)加工機(jī)器人和一些特殊應(yīng)用場合使用液壓驅(qū)動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人。氣壓驅(qū)動(dòng)具有速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。但是氣壓裝置的工作壓強(qiáng)低，不易精 確定位，一般僅用于工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)。氣動(dòng)手抓、旋轉(zhuǎn)氣缸和氣動(dòng)吸盤作為末端執(zhí)行器可用于中、小負(fù)荷的工件抓取和裝配。電力驅(qū)動(dòng)是目前使用zui多的一種驅(qū)動(dòng)方式，其特點(diǎn)是電源取用方便，響應(yīng)快，驅(qū)動(dòng)力大，信號(hào)檢測(cè)、傳遞、處理方便，并可以采用多種靈活的控制方式，驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般采用步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，目前也有采用直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，但是造價(jià)較高，控制也較為復(fù)雜，和電機(jī)相配的減速器一般采用諧波減速器、擺線針輪減速器或者行星齒輪減速器。由于并聯(lián)機(jī)器人中有大量的直線驅(qū)動(dòng)需求，直線電機(jī)在并聯(lián)機(jī)器人領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。
3.感知系統(tǒng)
機(jī)器人感知系統(tǒng)把機(jī)器人各種內(nèi)部狀態(tài)信息和環(huán)境信息從信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器人自身或者機(jī)器人之間能夠理解和應(yīng)用的數(shù)據(jù)和信息，除了需要感知與自身工作狀態(tài)相關(guān)的機(jī)械量，如位移、速度和力等，視覺感知技術(shù)是工業(yè)機(jī)器人感知的一個(gè)重要方面。視覺伺服系統(tǒng)將視覺信息作為反饋信號(hào)，用于控制調(diào)整機(jī)器人的位置和姿態(tài)。機(jī)器視覺系統(tǒng)還在質(zhì)量檢測(cè)、識(shí)別工件、食品分揀、包裝的各個(gè)方面得到了廣泛應(yīng)用。感知系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成，智能傳感器的使用提高了機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性、適應(yīng)性和智能化水平。
4. 機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)
機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與外部環(huán)境中的設(shè)備相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)。機(jī)器人與外部設(shè)備集成為一個(gè)功能單元，如加工制造單元、焊接單元、裝配單元等。當(dāng)然也可以是多臺(tái)機(jī)器人集成為一個(gè)去執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)的功能單元。
5.人機(jī)交互系統(tǒng)
人機(jī)交互系統(tǒng)是人與機(jī)器人進(jìn)行聯(lián)系和參與機(jī)器人控制的裝置。例如：計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)終端、指令控制臺(tái)、信息顯示板、危險(xiǎn)信號(hào)報(bào)警器等。
6.控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指令以及從傳感器反饋回來的信號(hào)，支配機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)去完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)和功能。如果機(jī)器人不具備信息反饋特征，則為開環(huán)控制系統(tǒng)；具備信息反饋特征，則為閉環(huán)控制系統(tǒng)。根據(jù)控制原理可分為程序控制系統(tǒng)、適應(yīng)性控制系統(tǒng)和人工智能控制系統(tǒng)。根據(jù)控制運(yùn)動(dòng)的形式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制。
三大部分是機(jī)械部分、傳感部分和控制部分。
六個(gè)子系統(tǒng)可分為機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。
1.機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)
從機(jī)械結(jié)構(gòu)來看，工業(yè)機(jī)器人總體上分為串聯(lián)機(jī)器人和并聯(lián)機(jī)器人。串聯(lián)機(jī)器人的特點(diǎn)是一個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)會(huì)改變另一個(gè)軸的坐標(biāo)原點(diǎn)，而并聯(lián)機(jī)器人一個(gè)軸運(yùn)動(dòng)則不會(huì)改變另一個(gè)軸的坐標(biāo)原點(diǎn)。早期的工業(yè)機(jī)器人都是采用串聯(lián)機(jī)構(gòu)。并聯(lián)機(jī)構(gòu)定義為動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)通過至少兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)鏈相連接，機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)的一種閉環(huán)機(jī)構(gòu)。并聯(lián)機(jī)構(gòu)有兩個(gè)構(gòu)成部分，分別是手腕和手臂。手臂活動(dòng)區(qū)域?qū)顒?dòng)空間有很大的影響，而手腕是工具和主體的連接部分。與串聯(lián)機(jī)器人相比較，并聯(lián)機(jī)器人具有剛度大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、承載能力大、微動(dòng)精度高、運(yùn)動(dòng)負(fù)荷小的優(yōu)點(diǎn)。在位置求解上，串聯(lián)機(jī)器人的正解容易，但反解十分困難；而并聯(lián)機(jī)器人則相反，其正解困難，反解卻非常容易。
2.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是向機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)提供動(dòng)力的裝置。根據(jù)動(dòng)力源不同，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)方式分為液壓式、氣壓式、電氣式和機(jī)械式4種。早期的工業(yè)機(jī)器人采用液壓驅(qū)動(dòng)。由于液壓系統(tǒng)存在泄露、噪聲和低速不穩(wěn)定等問題，并且功率單元笨重和昂貴，目前只有大型重載機(jī)器人、并聯(lián)加工機(jī)器人和一些特殊應(yīng)用場合使用液壓驅(qū)動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人。氣壓驅(qū)動(dòng)具有速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。但是氣壓裝置的工作壓強(qiáng)低，不易精 確定位，一般僅用于工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)。氣動(dòng)手抓、旋轉(zhuǎn)氣缸和氣動(dòng)吸盤作為末端執(zhí)行器可用于中、小負(fù)荷的工件抓取和裝配。電力驅(qū)動(dòng)是目前使用zui多的一種驅(qū)動(dòng)方式，其特點(diǎn)是電源取用方便，響應(yīng)快，驅(qū)動(dòng)力大，信號(hào)檢測(cè)、傳遞、處理方便，并可以采用多種靈活的控制方式，驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般采用步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)，目前也有采用直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，但是造價(jià)較高，控制也較為復(fù)雜，和電機(jī)相配的減速器一般采用諧波減速器、擺線針輪減速器或者行星齒輪減速器。由于并聯(lián)機(jī)器人中有大量的直線驅(qū)動(dòng)需求，直線電機(jī)在并聯(lián)機(jī)器人領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。
3.感知系統(tǒng)
機(jī)器人感知系統(tǒng)把機(jī)器人各種內(nèi)部狀態(tài)信息和環(huán)境信息從信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器人自身或者機(jī)器人之間能夠理解和應(yīng)用的數(shù)據(jù)和信息，除了需要感知與自身工作狀態(tài)相關(guān)的機(jī)械量，如位移、速度和力等，視覺感知技術(shù)是工業(yè)機(jī)器人感知的一個(gè)重要方面。視覺伺服系統(tǒng)將視覺信息作為反饋信號(hào)，用于控制調(diào)整機(jī)器人的位置和姿態(tài)。機(jī)器視覺系統(tǒng)還在質(zhì)量檢測(cè)、識(shí)別工件、食品分揀、包裝的各個(gè)方面得到了廣泛應(yīng)用。感知系統(tǒng)由內(nèi)部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成，智能傳感器的使用提高了機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性、適應(yīng)性和智能化水平。
4. 機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)
機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與外部環(huán)境中的設(shè)備相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)。機(jī)器人與外部設(shè)備集成為一個(gè)功能單元，如加工制造單元、焊接單元、裝配單元等。當(dāng)然也可以是多臺(tái)機(jī)器人集成為一個(gè)去執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)的功能單元。
5.人機(jī)交互系統(tǒng)
人機(jī)交互系統(tǒng)是人與機(jī)器人進(jìn)行聯(lián)系和參與機(jī)器人控制的裝置。例如：計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)終端、指令控制臺(tái)、信息顯示板、危險(xiǎn)信號(hào)報(bào)警器等。
6.控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指令以及從傳感器反饋回來的信號(hào)，支配機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)去完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)和功能。如果機(jī)器人不具備信息反饋特征，則為開環(huán)控制系統(tǒng)；具備信息反饋特征，則為閉環(huán)控制系統(tǒng)。根據(jù)控制原理可分為程序控制系統(tǒng)、適應(yīng)性控制系統(tǒng)和人工智能控制系統(tǒng)。根據(jù)控制運(yùn)動(dòng)的形式可分為點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制。
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