机器人各主动关节的自由度是由驱动能源实现的。大多采用直流伺 服电机、步进电机和交流伺服电机等电力驱动 ,也有的采用油缸的液压驱动和气缸的气压驱动。常借助齿轮、连杆、齿形带、滚珠丝杠、谐波减速器、钢丝绳等部件驱动各主动关节运动。
控制系统是机器人的大脑和心脏,是决定机器人性能水平的关键。主要作用是控制机器人终端运动的离散点位和连续路径或控制移动机器人的移动。由于机器人为非线性、多变量、强耦合的复杂系统,实时控制的高效解决非常困难 ,需要大量高效的软件和硬件。现有机器人控制系统多由上一级多位计算机和下一级微处理器再加传感器和软件等构成。上一级按作业任务规划或给出各关节动作的指令,下一级则 控制各关节伺服驱动系统执行上一级的动作指令,使机器人终端以一定精度完成作业任务。在某些经济型机器人中,步进电机或气缸的驱动系统采用非伺服的开关量控制结构。也有少量工业机器人的控制系统是在数控控制机基础上派生并附加软件组成的。很多机器人控制系统都有自己的编程语言,从汇编语言到高级专用语言。
移动机器人
在遥控机器人中,由于人要操持主手对从手动作始终进行控制和监视,控制系统的构成除有人这一要素外 ,还配有视觉和力觉等传感部分。
机器人按控制系统达到的水平可大致分为三代。第一代机器人以示教再现式控制为主要特征,用示教盒、遥控手柄和手把手示教,应用最广。第二代机器人运用视觉、触觉等传感器、具有某些环境信息反馈的计算机直接控制。第三代机器人是装有多种传感器,能按作业命令、环境信息进行人工智能控制的自主机器人,简称智能机器人。有时也把基于传感器有初步智能的第二代机器人也称为智能机器人。
机器人学 分析 、设计 、研究和发展机器人的学科,是一门涉及机构学、机械设计 、自动控制、电子学 、计算机、传感器、人工智能和仿生学等多学科交叉的综合性学科。内容广泛,主要包括:①机器人的结构组成。②机器人的运动学和动力学。③机器人的运动学控制、动力学控制和柔顺控制。④机器人的传感器。⑤机器人编程语言。⑥机器人基于知识的智能控制。⑦步行机的步态学等。有人认为,机器人学还应包括有关的工程技术,如机器人的计算机辅助设计技术和机器人应用工程等;机器人学应是研究如何使机器具有感知、思维和动作的学科。
展望