平時不論是新聞上看到的工業(yè)機(jī)器人、雙足機(jī)器人、四足機(jī)器人還是動漫作品里的機(jī)器人形象大部分是機(jī)器人本體,而機(jī)器人控制系統(tǒng)則是幕后功臣,類似于人的大腦,這個控制系統(tǒng)往往安裝在機(jī)器人本體的內(nèi)部或是有一個單獨(dú)的控制單元。
大家來看下面的一幅圖(摘在固高科技的官網(wǎng)),這幅圖描繪了一個工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的概貌,一個工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)包括了機(jī)器人本體、伺服電機(jī)(或者是直流電機(jī))、減速機(jī)、驅(qū)動器、控制器、示教器、還有一些外圍的設(shè)備,比如攝像頭、六維力傳感器、IO模塊、焊接部件等等。
對于一個工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)而言,我們對上面的圖進(jìn)行簡化,將剛才的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)簡化,抽取出工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中必不可少的部分:控制系統(tǒng)、機(jī)器人本體和示教器。
而控制系統(tǒng)從常規(guī)結(jié)構(gòu)上可以分為兩部分:執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括機(jī)器人本體、伺服電機(jī)和減速裝置;控制系統(tǒng)則分為控制器、伺服驅(qū)動器、示教器和拓展模塊,其中拓展模塊包括力覺模塊、視覺模塊、抓取模塊等,也就是說我們我們所看到的機(jī)器人能完成的每個動作,都需要添加拓展模塊。
現(xiàn)在進(jìn)入重點(diǎn)啦,下面來具體分析一下控制系統(tǒng)中每個部分的功能和用途吧。
對于工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)而言,示教器是用于與用戶交互的設(shè)備,它能夠處理和記憶用戶賦予工業(yè)機(jī)器人的任務(wù)指令。一般情況下,它分為三種模式:示教模式、在線模式和遠(yuǎn)程模式。示教模式用于示教機(jī)器人的動作序列,最終以作業(yè)的形式保存在示教盒中;在線模式是復(fù)現(xiàn)用戶示教的作業(yè),此時需要示教器對作業(yè)進(jìn)行在線解析,并將解析結(jié)果發(fā)送給控制器。遠(yuǎn)程模式是指用戶可以通過一根網(wǎng)線或是通過網(wǎng)絡(luò)的形式控制機(jī)器人動作,此時,用戶不一定就在機(jī)器人旁邊,可以是遠(yuǎn)程遙控。更通俗一點(diǎn)的理解:示教器就像遙控賽車的遙控器,用遙控器操縱賽車和使用示教器控制工業(yè)機(jī)器人是一樣的道理,emmm,這么一想好像高大上的工業(yè)機(jī)器人也變得沒那么神秘了。
當(dāng)然了,示教器的界面風(fēng)格也不盡相同,下面是部分示教器的樣子~
說完了示教器,我們來聊一聊控制系統(tǒng),控制系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的指揮中心,現(xiàn)在市面上控制系統(tǒng)有三種架構(gòu):基于IPC的總線式開放控制架構(gòu)、PC+運(yùn)動控制卡的分離架構(gòu)以及高度集成的控制架構(gòu)。其中,基于IPC的總線式開放控制架構(gòu)目前使用較多,優(yōu)勢在于易于擴(kuò)展,實(shí)時性好;PC+運(yùn)動控制卡的分離架構(gòu)則稍遜,其拓展性弱,系統(tǒng)笨重且繁瑣;而高度集成的控制架構(gòu)則主要適用于小型機(jī)器人系統(tǒng)??刂葡到y(tǒng)的實(shí)現(xiàn)基本要靠一行行的代碼來實(shí)現(xiàn),其內(nèi)部包括了底層驅(qū)動、建模、運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)、軌跡規(guī)劃、任務(wù)規(guī)劃等非常復(fù)雜的code。
最后,我們來說說機(jī)器人本體,它就像人的胳膊或腿,它是一個執(zhí)行機(jī)構(gòu),它接收來自機(jī)器人控制系統(tǒng)的指令,千萬別以為本體只是個執(zhí)行器,本體中的電機(jī)和減速機(jī)可都是機(jī)器人本體的核心零部件,尤其是減速機(jī)。
說了這么多,那么工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用場景有哪些呢?
在眾多的制造業(yè)領(lǐng)域中,工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域是汽車及汽車零部件制造業(yè),并不斷向其他領(lǐng)域擴(kuò)展,如機(jī)械加工行業(yè)、電子電氣行業(yè)、橡膠及塑料工業(yè)、食品工業(yè)、木材和家具制造業(yè)等領(lǐng)域中。
在工業(yè)生產(chǎn)中,焊接機(jī)器人、激光加工機(jī)器人、噴涂機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人、機(jī)床機(jī)器人、沖壓機(jī)器人、真空機(jī)器人等工業(yè)機(jī)器人都已被大量采用。