工業(yè)(ye) 機(jī)器人，實(shí)際上隻是一種叫法而已，嚴(yán)(yan) 格來講，和“人”相隔十萬(wan) 八千裏，說是“手”還差不多，就是一種模仿人手的機(jī)械臂而已，應(yīng)該要叫做”工業(yè)(ye) 機(jī)械手“才是正確。
人的手臂有7個(gè)(ge) 自由度，可以滿足生活和工作中的扭捏，抓取，傳(chuan) 遞，提升，下放等動(dòng)作，因?yàn)?wei) 有靈活的手臂和機(jī)靈的大腦，所以人類能在動(dòng)手方麵超過了其他動(dòng)物，成為(wei) 萬(wan) 物之首。從(cong) 早期的打獵，種養(yǎng)(yang) ，到後來的手工業(yè)(ye) 和社會(huì)(hui) 化分工生產(chǎn)(chan) ，幾乎都是靠人手來完成的，證明了人手是“上帝”賦給人類最重要的執(zhí)行裝置，能勝任這個(gè)(ge) 世界上幾乎任何複雜性的工作。
但是工業(yè)(ye) 生產(chǎn)(chan) 這種工作，的確是太累人了，工人對於(yu) 這種重複性的動(dòng)作很反感，因?yàn)?wei) 枯燥無味，肌肉酸痛，如果不是為(wei) 了養(yǎng)(yang) 生糊口，還真沒有人願(yuàn)意在工廠裏邊上班。隨著物質(zhì)生產(chǎn)(chan) 的豐(feng) 富和社會(huì)(hui) 生活改善進(jìn)步，願(yuàn)意從(cong) 事重複性工作的人越來越少，企業(yè)(ye) 出現(xiàn)了“用工荒”，老板隻好讓工程師們(men) 想辦法設(shè)計(jì)出自動(dòng)化水平高點(diǎn)的設(shè)備來替代工人，簡單的變形，加熱，加壓，壓膜等工藝傳(chuan) 統(tǒng)的機(jī)器可以完成了，但是對於(yu) 一些裝配，堆垛，噴塗，打磨等工藝，靠以往的機(jī)器設(shè)備是滿足不了要求的，所以工程師們(men) 模仿人手來設(shè)計(jì)了一種可以控製的機(jī)械手臂，就是工業(yè)(ye) 機(jī)械手，也被普通人叫成工業(yè)(ye) 機(jī)器人。
自由度，是機(jī)構(gòu)在工作運(yùn)動(dòng)時(shí)候能獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目，上邊說到了，人手有7個(gè)(ge) 自由度，機(jī)械手要模仿人，理論上也應(yīng)該需要有7個(gè)(ge) 自由度。自由在工業(yè)(ye) 控製上也稱為(wei) “軸”，可以簡單理解成一個(gè)(ge) 獨(dú)立的電機(jī)控製係統(tǒng)，不同的軸需要有不同的電機(jī)和控製係統(tǒng)。幾個(gè)(ge) 軸之間可以單獨(dú)獨(dú)立行動(dòng)，也可以互相聯(lián)合起來運(yùn)動(dòng)，一個(gè)(ge) 快點(diǎn)，一個(gè)(ge) 慢點(diǎn)。
機(jī)器人的控製係統(tǒng)是工業(yè)(ye) 機(jī)器人的大腦，由“大腦”控製，輸入各種指令，機(jī)械手再由接收的信號，作出各種動(dòng)作，最終完成作業(yè)(ye) 的流程，工業(yè)(ye) 機(jī)器人的控製係統(tǒng)特點(diǎn)：
1、工業(yè)(ye) 機(jī)器人控製係統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
控製器是機(jī)器人係統(tǒng)的核心，國外有關(guān)(guan) 公司對我國實(shí)行嚴(yán)(yan) 密封鎖。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，而價(jià)(jia) 格則越來越便宜，目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)了1-2美金的32位微處理器。高性價(jià)(jia) 比的微處理器為(wei) 機(jī)器人控製器帶來了新的發(fā)展機(jī)遇，使開發(fā)低成本、高性能的機(jī)器人控製器成為(wei) 可能。為(wei) 了保證係統(tǒng)具有足夠的計(jì)算與(yu) 存儲(chǔ)(chu) 能力，目前機(jī)器人控製器多采用計(jì)算能力較強(qiáng)的ARM係列、DSP係列、POWERPC係列、Intel係列等芯片組成。
此外，由於(yu) 已有的通用芯片在功能和性能上不能完全滿足某些機(jī)器人係統(tǒng)在價(jià)(jia) 格、性能、集成度和接口等方麵的要求，這就產(chǎn)(chan) 生了機(jī)器人係統(tǒng)對SoC(Systemon Chip)技術(shù)的需求，將特定的處理器與(yu) 所需要的接口集成在一起，可簡化係統(tǒng)外圍電路的設(shè)計(jì)，縮小係統(tǒng)尺寸，並降低成本。
2、工業(yè)(ye) 機(jī)器人控製係統(tǒng)體(ti) 係結(jié)構(gòu)
在控製器體(ti) 係結(jié)構(gòu)方麵，其研究重點(diǎn)是功能劃分和功能之間信息交換的規(guī)範(fàn)。在開放式控製器體(ti) 係結(jié)構(gòu)研究方麵，有兩(liang) 種基本結(jié)構(gòu)，一種是基於(yu) 硬件層次劃分的結(jié)構(gòu)，該類型結(jié)構(gòu)比較簡單，在日本，體(ti) 係結(jié)構(gòu)以硬件為(wei) 基礎(chǔ)來劃分，如三菱重工株式會(huì)(hui) 社將其生產(chǎn)(chan) 的PA210可攜帶式通用智能臂式機(jī)器人的結(jié)構(gòu)劃分為(wei) 五層結(jié)構(gòu)；另一種是基於(yu) 功能劃分的結(jié)構(gòu)，它將軟硬件一同考慮，其是機(jī)器人控製器體(ti) 係結(jié)構(gòu)研究和發(fā)展的方向。
3、控製軟件開發(fā)環(huán)境
在機(jī)器人軟件開發(fā)環(huán)境方麵，一般工業(yè)(ye) 機(jī)器人公司都有自己獨(dú)立的開發(fā)環(huán)境和獨(dú)立的機(jī)器人編程語言
4、機(jī)器人伺服通信總線技術(shù)
目前國際上還沒有專(zhuan) 用於(yu) 機(jī)器人係統(tǒng)中的伺服通信總線，在實(shí)際應(yīng)用過程中，通常根據(jù)係統(tǒng)需求，把常用的一些總線，如以太網(wǎng)、CAN、1394、SERCOS、USB、RS-485等用於(yu) 機(jī)器人係統(tǒng)中。當(dāng)前大部分通信控製總線可以歸納為(wei) 兩(liang) 類，即基於(yu) RS-485和線驅(qū)動(dòng)技術(shù)的串行總線技術(shù)和基於(yu) 實(shí)時(shí)工業(yè)(ye) 以太網(wǎng)的高速串行總線技術(shù)。
