來源：電子制造工藝技術

工業機器人的組成

工業機器人通常由執行機構、驅動系統、控制系統和傳感系統四部分組成，如下圖所示。

工業機器人各組成部分之間的相互作用關系如下圖

執行機構

執行機構是機器人賴以完成工作任務的實體，通常由一系列連桿、關節或其他形式的運動副所組成。從功能的角度可分為手部、腕部、臂部、腰部和基座。

1.1 手部

工業機器人的?手部也叫做末端執行器?，是裝在機器人手腕上直接抓握工件或執行作業的部件。手部對于機器人來說是評價完成作業好壞、作業柔性好壞的關鍵部件之一。

1.2 腕部

腕部旋轉是指腕部繞小臂軸線的轉動，又叫做臂轉。有些機器人限制其腕部轉動角度小于360度，另一些機器人則僅僅受到控制電纜纏繞圈數的限制，腕部可以轉幾圈。

1.3 臂部

臂部是機器人執行機構中重要的部件，它的作用是支撐腕部和手部，并將被抓取的工件運送到給定的位置上。機器人的臂部主要包括臂桿以及與其運動有關的構件，包括傳動機構、驅動裝置、導向定位裝置、支承連接和位置檢測元件等。

手臂的各種運動通常由驅動機構和各種傳動機構來實現。因此，它不僅僅承受被抓取工件的重量，而且承受末端執行器、手腕和手臂自身的重量。?手臂的結構、工作范圍、靈活性、抓重大小(臂力)和定位精度都直接影響機器人的工作性能?，所以臂部的結構形式必須根據機器人的運動形式、抓取重量、動作自由度、運動精度等因素來確定。

一般機器人手臂有3個自由度，即手臂的伸縮、左右回轉和升降運動。手臂回轉和升降運動是通過基座的立柱實現的，立柱的橫向移動即為手臂的橫移。手臂的各種運動通常由驅動機構和各種傳動機構來實現。

1.4 腰部

腰部是連接臂部和基座的部件，通常是回轉部件。它的回轉，再加上臂部的運動，就能使腕部做空間運動。?腰部是執行機構的關鍵部件，它的制作誤差、運動精度和平穩性對機器人的定位精度有決定性的影響?。

1.5 基座

基座是整個機器人的支撐部分，有固定式和移動式兩類。移動式基座用來擴大機器人的活動范圍，有的是專門的行走裝置，有的是軌道、滾輪機構。基座必須有足夠的剛度和穩定性。

驅動系統

工業機器人的驅動系統是向執行系統各部件提供動力的裝置，包括驅動器和傳動機構兩部分，它們通常與執行機構連成一體。驅動器通常有電動、液壓、氣動裝置以及把它們結合起來應用的綜合系統。常用的傳動機構有諧波傳動、螺旋傳動、鏈傳動、帶傳動以及各種齒輪傳動等機構。

控制系統

控制系統的任務是根據機器人的作業指令程序以及從傳感器反饋回來的信號支配機器人的執行機構完成固定的運動和功能。若工業機器人不具備信息反饋特征，則為開環控制系統；若具備信息反饋特征，則為閉環控制系統。

工業機器人的控制系統主要由主控計算機和關節伺服控制器組成，如圖所示。

上位主控計算機主要根據作業要求完成編程，并發出指令控制各伺服驅動裝置，使各桿件協調工作，同時還要完成環境狀態、周邊設備之間的信息傳遞和協調工作。關節伺服控制器用于實現驅動單元的伺服控制、軌跡插補計算，以及系統狀態監測。不同的工業機器人控制系統是不同的，圖中所示為ABB工業機器人的控制系統實物。

工業機器人通常具有示教再現和位置控制兩種方式。示教再現控制就是操作人員通過示教裝置把作業程序內容編制成程序，輸入到記憶裝置中，在外部給出啟動命令后，機器人從記憶裝置中讀出信息并送到控制裝置，發出控制信號，由驅動機構控制機械手的運動，在一定精度范圍內按照記憶裝置中的內容完成給定的動作。

事實上，?工業機器人與一般自動化機械的最大區別就是它具有“示教再現”功能?，因而表現出通用、靈活的“柔性”特點。

工業機器人的位置控制方式有點位控制和連續路徑控制兩種。其中，點位控制這種方式只關心機器人末端執行器的起點和終點位置，而不關心這兩點之間的運動軌跡，這種控制方式可完成無障礙條件下的點焊、上下料、搬運等操作。連續路徑控制方式不僅要求機器人以一定的精度達到目標點，而且對移動軌跡也有一定的精度要求，如機器人噴漆、弧焊等操作。事實上這種控制方式是以點位控制方式為基礎，在每兩點之間用滿足精度要求的位置軌跡插補算法實現軌跡連續化的。

傳感系統

傳感系統是機器人的重要組成部分，按其采集信息的位置，一般可分為內部和外部兩類傳感器。內部傳感器是完成機器人運動控制所必需的傳感器，如位置、速度傳感器等，用于采集機器人內部信息，是構成機器人不可缺少的基本元件。外部傳感器檢測機器人所處環境、外部物體狀態或機器人與外部物體的關系。常用的外部傳感器有力覺傳感器、觸覺傳感器、接近覺傳感器、視覺傳感器等。一些特殊領域應用的機器人還可能需要具有溫度、濕度、壓力、滑動量、化學性質等感覺能力方面的傳感器。

傳統的工業機器人僅采用內部傳感器，用于對機器人運動、位置及姿態進行精確控制。使用外部傳感器，使得機器人對外部環境具有一定程度的適應能力?，從而表現出一定程度的智能。

審核編輯：湯梓紅