一、工業(yè)機器人的基本組成
如圖所示，工業(yè)機器人系統(tǒng)由三大部分六個子系統(tǒng)組成。三大部分是：機械部分、傳感部分、控制部分。六個子系統(tǒng)是：驅(qū)動系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、機器人-環(huán)境交互系統(tǒng)、人-機交互系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。下面將分述六個子系統(tǒng)。
工業(yè)機器人的基本組成
工業(yè)機器人三大構(gòu)件
1.驅(qū)動系統(tǒng)
要使機器人運行起來，就需給各個關(guān)節(jié)即每個運動自由度安置傳動裝置，這就是驅(qū)動系統(tǒng)。驅(qū)動系統(tǒng)可以是液壓傳動、氣動傳動、電動傳動，或者把它們結(jié)合起來應(yīng)用的綜合系統(tǒng);可以直接驅(qū)動或者通過同步帶、鏈條、輪系、諧波齒輪等機械傳動機構(gòu)進行間接驅(qū)動。
2.機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)
工業(yè)機器人的機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由機身、手臂、末端操作器三大件組成，如圖所示。每一大件都有若干自由度，構(gòu)成一個多自由度的機械系統(tǒng)。若機身具備行走機構(gòu)便構(gòu)成行走機器人;若機身不具備行走及腰轉(zhuǎn)機構(gòu)，則構(gòu)成單機器人臂（SingleRobotArm）。手臂一般由上臂、下臂和手腕組成。末端操作器是直接裝在手腕上的一個重要部件，它可以是二手指或多手指的手爪，也可以是噴漆槍、焊具等作業(yè)工具。
3.感受系統(tǒng)
它由內(nèi)部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成，獲取內(nèi)部和外部環(huán)境狀態(tài)中有意義的信息。智能傳感器的使用提高了機器人的機動性、適應(yīng)性和智能化的水準。人類的感受系統(tǒng)對感知外部世界信息是極其靈巧的。然而，對于一些特殊的信息，傳感器比人類的感受系統(tǒng)更有效。
4.機器人-環(huán)境交互系統(tǒng)
工業(yè)機器人環(huán)境交互系統(tǒng)是實現(xiàn)工業(yè)機器人與外部環(huán)境中的設(shè)備相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)。工業(yè)機器人與外部設(shè)備集成為一個功能單元，如加工制造單元、焊接單元、裝配單元等。當然，也可以是多臺機器人，多臺機床或設(shè)備，多個零件存儲裝置等集成一個去執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)的功能單元。
5.人-機交互系統(tǒng)
人-機交互系統(tǒng)是使操作人員參與機器人控制與機器人進行聯(lián)系的裝置。例如，計算機的標準終端，指令控制臺，信息顯示板，危險信號報警器等。歸納起來為兩大類：指令給定裝置和信息顯示裝置。
6.控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機器人的作業(yè)指令程序以及從傳感器反饋回來的信號支配機器人的執(zhí)行機構(gòu)去完成規(guī)定的運動和功能。假如工業(yè)機器人不具備信息反饋特征，則為開環(huán)控制系統(tǒng);若具備信息反饋特征，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)控制運動的形式可分為點位控制和軌跡控制。
二、工業(yè)機器人技術(shù)參數(shù)
技術(shù)參數(shù)是各工業(yè)機器人制造商在產(chǎn)品供貨時所提供的技術(shù)數(shù)據(jù)，表1-1提供的幾種工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)是從國內(nèi)外工業(yè)機器人產(chǎn)品樣本中摘錄出來的，僅供參考。盡管各廠商所提供的技術(shù)參數(shù)項目是不完全一樣的，工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)、用途等有所不同，且用戶的要求也不同，但是，工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)一般都應(yīng)有：自由度、重復(fù)定位精度、工作范圍、最大工作速度、承載能力等。
1.自由度
自由度是指機器人所具有的獨立坐標軸運動的數(shù)目，不應(yīng)包括手爪的開合自由度。在三維空間中描述一個物體的位置和姿態(tài)需要6個自由度。但是，工業(yè)機器人的自由度是根據(jù)其用途而設(shè)計的，可能小于6個自由度，也可能大于6個自由度。例如，A4020裝配機器人具有4個自由度，可以在印刷電路板上接插電子器件;PUMA562機器人具有6個自由度，如圖所示，可以進行復(fù)雜空間曲面的弧焊作業(yè)。從運動學(xué)的觀點看，在完成某一特定作業(yè)時具有多余自由度的機器人，就叫做冗余自由度機器人，亦可簡稱冗余度機器人。例如，PUMA562機器人去執(zhí)行印刷電路板上接插電子器件的作業(yè)時就成為冗余度機器人。利用冗余的自由度可以增加機器人的靈活性，躲避障礙物和改善動力性能。人的手臂共有7個自由度，所以工作起來很靈巧，手部可回避障礙物從不同方向到達同一個目的點。
PUMA562機器人
2.重復(fù)定位精度
工業(yè)機器人精度是指定位精度和重復(fù)定位精度。定位精度是指機器人手部實際到達位置與目標位置之間的差異。重復(fù)定位精度是指機器人重復(fù)定位其手部于同一目標位置的能力，可以用標準偏差這個統(tǒng)計量來表示，它是衡量一列誤差值的密集度，即重復(fù)度，如圖所示。
3.工作范圍
工作范圍是指機器人手臂末端或手腕中心所能到達的所有點的集合，也叫做工作區(qū)域。因為末端操作器的形狀和尺寸是多種多樣的，為了真實反映機器人的特征參數(shù)，所以是指不安裝末端操作器時的工作區(qū)域。工作范圍的形狀和大小是十分重要的，機器人在執(zhí)行某作業(yè)時可能會因為存在手部不能到達的作業(yè)死區(qū)而不能完成任務(wù)。圖1-6和圖1-7所示分別為PUMA機器人和A4020機器人的工作范圍。
PUMA機器人工作范圍
4.最大工作速度
最大工作速度，有的廠家指工業(yè)機器人主要自由度上最大的穩(wěn)定速度，有的廠家指手臂末端最大的合成速度，通常都在技術(shù)參數(shù)中加以說明。很明顯，工作速度愈高，工作效率愈高。但是，工作速度愈高就要花費更多的時間去升速或降速，或者對工業(yè)機器人的最大加速度率或最大減速度率的要求更高。
A4020裝配機器人工作范圍
5.承載能力
承載能力是指機器人在工作范圍內(nèi)的任何位置上所能承受的最大質(zhì)量。承載能力不僅決定于負載的質(zhì)量，而且還與機器人運行的速度和加速度的大小和方向有關(guān)。為了安全起見，承載能力這一技術(shù)指標是指高速運行時的承載能力。通常，承載能力不僅指負載，而且還包括了機器人末端操作器的質(zhì)量。