工業(yè)機(jī)器人的分類及驅(qū)動(dòng)

工業(yè)機(jī)器人是在工業(yè)生產(chǎn)中使用的機(jī)器人的總稱，是一種多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置，通過編程或示教等方式，可以擁有一定的自動(dòng)性，依靠自身的動(dòng)力能源和控制能力，實(shí)現(xiàn)各種加工制造功能，替代人類完成繁重、重復(fù)、有害等各方面的工作。工業(yè)機(jī)器人目前已被廣泛應(yīng)用于電子、物流、化工等各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域之中。

工業(yè)機(jī)器人根據(jù)其智能水平的不同可分為三種類型：

(1) 傳感器類型

　　也稱為受控機(jī)器人。機(jī)器人的身體上沒有智能單元，只有執(zhí)行器和傳感機(jī)構(gòu)。它具有利用傳感器信息(包括視覺、聽覺、觸覺、接近度、力和紅外線、超聲波和激光等)來處理傳感器信息，實(shí)現(xiàn)控制和操作的能力。它由外部計(jì)算機(jī)控制，外部計(jì)算機(jī)上有一個(gè)智能處理單元，對(duì)被控機(jī)器人采集到的各種信息和機(jī)器人自身的各種姿態(tài)和軌跡進(jìn)行處理，然后發(fā)出控制指令來指揮機(jī)器人的動(dòng)作，機(jī)器人世界杯小組賽中使用的機(jī)器人屬于此類。

(2) 互動(dòng)型

　　機(jī)器人通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與操作者或程序員進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的控制和操作。雖然它具有一些處理和決策功能，可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)軌跡規(guī)劃和簡(jiǎn)單避障等一些功能，但也受制于外部控制。

(3) 自主型

　　機(jī)器人經(jīng)過設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，可以在各種環(huán)境下自動(dòng)完成各種擬人化任務(wù)，無需人工干預(yù)。自主機(jī)器人具有感知、處理、決策、執(zhí)行等模塊，可以像自主人一樣自主移動(dòng)和處理問題。機(jī)器人世界杯中型比賽使用的機(jī)器人屬于此類。完全自主的移動(dòng)機(jī)器人最重要的特點(diǎn)是其自主性和適應(yīng)性。自主性是指它可以在一定環(huán)境中完全自主地執(zhí)行某些任務(wù)，而無需依賴任何外部控制。適應(yīng)性是指能夠?qū)崟r(shí)識(shí)別和測(cè)量周圍物體，根據(jù)環(huán)境變化調(diào)整自身參數(shù)，調(diào)整行動(dòng)策略，處理突發(fā)事件。交互性也是自主機(jī)器人的一個(gè)重要特征。機(jī)器人可以與人、外部環(huán)境以及其他機(jī)器人進(jìn)行信息交流。由于全自主移動(dòng)機(jī)器人涉及驅(qū)動(dòng)控制、傳感器數(shù)據(jù)融合、圖像處理、模式識(shí)別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)方面的研究，可以綜合反映一個(gè)國家的制造水平和人工智能水平。因此，許多國家都非常重視全自主移動(dòng)機(jī)器人的研究。

作為工業(yè)機(jī)器人的核心部件——驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，因?yàn)閷?duì)控制要求的精準(zhǔn)，所采用的電動(dòng)機(jī)也種類多種多樣。工業(yè)機(jī)器人用電機(jī)包括三種：一般的直流電機(jī)，伺服電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)。

　　1.直流電機(jī)輸出或鍵入為直流電源能的轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)，稱之為直流電機(jī)。它是能完成直流電能和機(jī)械能相互之間轉(zhuǎn)化的電機(jī)。當(dāng)它作電動(dòng)機(jī)運(yùn)作時(shí)是直流電動(dòng)機(jī)，將電磁能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;作發(fā)電機(jī)運(yùn)作時(shí)是直流電發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能變換為電磁能。

　　2.伺服電機(jī)又被稱為實(shí)行電動(dòng)機(jī)。在全自動(dòng)控制技術(shù)中，作為實(shí)行元器件，把所得到的信號(hào)轉(zhuǎn)化成電動(dòng)機(jī)軸上的角速度或角速度輸出。分成直流電和交流伺服電機(jī)兩類，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)訊號(hào)電流為零時(shí)無轉(zhuǎn)動(dòng)狀況，轉(zhuǎn)速比伴隨著扭矩的提高而均速降低。

　　3.步進(jìn)電機(jī)是將脈沖訊號(hào)轉(zhuǎn)換為角速度或線移動(dòng)的開環(huán)控制元器件。在非超重的情形下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速比，終止的地方只在于脈沖的頻次和脈沖數(shù)，而沒受負(fù)荷變動(dòng)的危害，即給電機(jī)加一個(gè)差分信號(hào)，電機(jī)則掉轉(zhuǎn)一個(gè)步距角。這一線性相關(guān)的存有，再加上步進(jìn)電機(jī)僅有規(guī)律性的偏差而無積累偏差等特性。