施努卡:什么是工業(yè)機器人,機器人系統(tǒng)的重要性?
工業(yè)機器人,其實只是一個名字。嚴格來說和“手”差不多,是一種模仿人手的機械臂。應該叫“工業(yè)機械手”。
人的手臂有七個自由度,可以滿足生活和工作中的蠕動、抓握、傳遞、升降等動作。由于人類靈活的手臂和聰明的大腦,人類可以在動手能力上超越其他動物,成為萬物之首。從早期的狩獵和養(yǎng)殖到后來的手工業(yè)和社會化分工,幾乎都是由人手完成的,這證明了人手是上帝賜予人類最重要的執(zhí)行裝置,幾乎可以勝任世界上任何復雜的工作。
但是,工業(yè)化生產(chǎn)真的太累了。工人們討厭這種重復的運動,因為它很無聊,肌肉也很酸痛。如果不是為了保持健康,沒有人真的想在工廠工作。隨著物質(zhì)生產(chǎn)的豐富和社會生活的改善和進步,愿意從事重復性工作的人越來越少,企業(yè)出現(xiàn)了“用工荒”。老板要請工程師想辦法設計自動化程度高的設備來代替工人。簡單的變形、加熱、加壓、壓膜等傳統(tǒng)機器都可以完成,但對于一些裝配、堆垛、噴涂、拋光等工藝,以前的機械設備無法滿足要求,所以工程師模仿人的雙手
自由度是指機構(gòu)在工作時可以獨立運動的數(shù)量。如上所述,人手有七個自由度,機械手應該模仿人。理論上,它也應該有七個自由度。自由在工業(yè)控制中也叫“軸”,可以簡單理解為一個獨立的電機控制系統(tǒng)。不同的軸需要不同的電機和控制系統(tǒng)。幾個軸可以獨立移動,也可以相互組合移動,一個快一個慢。
機器人控制系統(tǒng)是工業(yè)機器人的大腦,由“大腦”控制,輸入各種指令,然后機械手根據(jù)接收到的信號做出各種動作,最終完成操作過程。工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的特點;
1.工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)
控制器是機器人系統(tǒng)的核心,國外公司對我國實行了嚴密的封鎖。近年來,隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,微處理器的性能越來越高,價格也越來越便宜。目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)了1-2美元的32位微處理器。高性價比的微處理器為機器人控制器帶來了新的發(fā)展機遇,使得開發(fā)低成本、高性能的機器人控制器成為可能。
2.工業(yè)機器人控制系統(tǒng)架構(gòu)
在控制器體系結(jié)構(gòu)方面,其研究重點是功能劃分和功能間信息交換的規(guī)范。在開放式控制器體系結(jié)構(gòu)的研究中,有兩種基本結(jié)構(gòu),一種是基于硬件層次的,相對簡單。
3.控制軟件開發(fā)環(huán)境
在機器人軟件開發(fā)環(huán)境方面,一般工業(yè)機器人公司都有自己獨立的開發(fā)環(huán)境和獨立的機器人編程語言
4.機器人伺服通信總線技術(shù)
目前,世界上還沒有專用于機器人系統(tǒng)的伺服通信總線。在實際應用中,一些常用的總線,如以太網(wǎng)、CAN、1394、SERCOS、USB、RS-485等。通常根據(jù)系統(tǒng)要求用在機器人系統(tǒng)中。目前,大多數(shù)通信控制總線可分為兩類:基于RS-485和線驅(qū)動技術(shù)的串行總線技術(shù)和基于實時工業(yè)以太網(wǎng)的高速串行總線技術(shù)。