工業機器人的組成及分類

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　　一.工業機器人的組成
　　工業機器人由三大部分、六個子係統組成。三大部分是：機械本體、傳感器部分和控製部分。六個子係統是：驅動係統、機械結構係統、感知係統、機器人-環境交互係統、人機交互係統以及控製係統。
　　1.驅動係統
　　要使機器人運行起來，需要給各個關節即每個運動自由度安裝傳動裝置，這就是驅動統。驅動係統可以是液壓、氣動或電動的，也可以是把它們結合起來應用的綜合係統，還可以是直接驅動或者通過同步帶、鏈條、輪係、諧波齒輪等機械傳動機構進行間接驅動。

　　2.機械結構係統
　　工業機器人的機械結構係統由機身、手臂、末端執行器三大件組成，如圖1.6所示。每一大件都要若幹自由度構成一個多自由度的機械係統。若機身具備行走機構便構成行走機器人；若機身不具備行走及腰轉機構，則構成單機器人臂。手臂一般由上臂、下臂和手腕組成。末端執行器是宣接裝在手腕上的重要部件，它可以是二手指或多個手指的手爪。
　　3.感知係統
　　感知係統由內部傳感器和外部傳感器組成，其作用是獲取機器人內部和外部環境信息，並把這些信息反饋給控製係統。內部狀態傳感器用於檢測各個關節的位置、速度等變量，為閉環伺服控製係統提供反饋信息。外部傳感器用於檢測機器人與周圍環境之間的一些狀態變量，如距離、接近程度和接觸情況等，用於引導機器人，便於其識別物體並做出相應處理。外部傳感器一方麵使機器人更準確地獲取周圍環境情況，另一方麵也能起到誤差矯正的作用。
　4.控製係統
　　控製係統的任務是根據機器人的作業指令從傳感器獲取反饋信號，控製機器人的執行機構，使其完成規定的運動和功能。如果機器人不具備信息反饋特征，則該控製係統稱為開環控製係統；如果機器人具備信息反饋特征，則該控製係統稱為閉環控製係統。該部分主要由計算機硬件和軟件組成。軟件主要由人機交互係統和控製算法等組成。
　　二.工業機器人的分類
　　工業機器人按三大部分（機械本體部分、感知器部分和控製部分）。
　　工業機器人按用途可分為以下幾種：
　　1.材料搬運機器人
　　搬運機器人用途很廣泛，一般隻需要點位控製，即被搬運工件無嚴格的運動軌跡要求，隻要求起始點和終點的位姿準確。
　　最早的搬運機器人出現在I960年的美國，Versatran和Unimate兩種機器人首次用於搬運作業。搬運作業是指用一種設備握持工件，從一個加工位置移到另一個加工位置。搬運機器人可安裝不同的末端執行器完成各種不同形狀和狀態的工件搬運工作，減少了人類繁重的體力勞動。目前世界上使用的搬運機器人超過10萬台，被廣泛應用於機床上下料、衝壓機自動化生產線、自動裝配流水線、碼垛搬運、集裝箱等的自動搬運。部分發達國家已製定相應標準，規定了人工搬運的最大限度，超過限度的必須由搬運機器人來完成。
　　2.檢測機器人
　　零件製造過程中的檢測以及成品檢測都是保證產品質量的關鍵。這類機器人的工作內容主要是確認零件尺寸是否在允許的公差內，或者控製零件按質量進行分類。
　　例如，油管接頭螺紋加工完畢後，將環規旋進管端，通過測量旋進量或檢測與密封墊的接觸程度即可了解接頭螺紋的加工精度。油管接頭工件較重，環規的質量一般也都超過15kg，為了能完成螺紋檢測任務的連續自動化動作（環規自動脫離、旋進自動測量等），需要油管接頭螺紋檢測機器人。該機器人是六軸多關節機器人，它的特點在於其手部機構是一個五自由度的柔順螺紋旋進機構。另外還有一個卡死檢測機構，能對螺紋旋進動作加以控製。
　　3.焊接機器人
　　這是目前應用最廣泛的一種機器人，它又分為電焊和弧焊兩類。電焊機器人負荷大、動作快，工作的位姿要求嚴格，一般有6個自由度。弧焊機器人負載小、速度低，弧焊對機器人的運動軌跡要求嚴格，必須實現連續路徑控製，即在運動軌跡的每個點都必須實現預定的位置和姿態要求。
　　弧焊機器人的6個自由度中，一般3個自由度用於控製焊具跟隨焊縫的空間軌跡，另外3個自由度保持焊具與工件表麵有正確的姿態關係，這樣才能保證良好的焊縫質量。目前汽車製造廠已廣泛使用焊接機器人進行承重大梁和車身的焊接。
　　油管接頭螺紋檢測機器人的作業對象是鋼管，管徑不同或管彎曲等原因會造成鋼管定位的偏心，因此，需要在機器人手部安裝攝像頭識別鋼管的位置，再根據圖像匹配等技術識別鋼管的中心線。
　　4.裝配機器人
　　裝配機器人要求具有較高的位姿精度，手腕具有較大的柔性，如圖1.9所示。因為裝配是一個複雜的作業過程，不僅要檢測裝配作業過程中的誤差，而且要糾正這種誤差，因此，裝配機器人采用了許多傳感器，如接觸傳感器、視覺傳感器、接近傳感器、聽覺傳感器等。
　　5.噴塗機器人
　　噴漆機器人主要由機器人本體、計算機和相應的控製係統組成。液壓驅動的噴漆機器人還包括液壓油源，如油泵、油箱和電機等。多采用5或6個自由度關節式結構，手臂有較大的運動空間，並可做複雜的軌跡運動，其腕部一般有2～3個自由度，可靈活運動。較先進的噴漆機器人腕部采用柔性手腕，既可向各個方向彎曲，又可轉動，其動作類似人的手腕，能方便地通過較小的孔伸入工件內部，噴塗其內表麵。噴漆機器人一般采用液壓驅動，具有動作速度快、防爆性能好等特點，可通過手把手示教或點位示數來實現示教。噴漆機器人廣泛用於汽車、儀表、電器、搪瓷等工藝生產部門。
　　這種工業機器人多用於噴塗生產線上，重複定位精度不高。另外由於漆霧易燃，驅動裝置必須防燃防爆。
　　家族，擁有噴塗精確、正常運行時間長、漆料耗用少、工作節拍短以及有效集成塗裝設備等諸多優勢。
　　其他優勢還包括負荷能力強、運行可靠性高等。ABB獨創的集成化工藝係統（IPS)具備供漆和供氣閉環調節與高速控製功能，可最大限度地減少過噴現象，並確保漆膜的均勻一致。