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机器人(Robot)是一种能够半自主或全自主工作的智能机器。历史上早的机器人见于隋炀帝命工匠所营造的木偶机器人,施有机关,有坐、起、拜、伏等能力。机器人具有感知、决策、执行等基本特征,可以辅助甚至替代人类完成危险、繁重、复杂的工作,提高工作效率与质量,服务人类生活,扩大或延伸人的活动及能力范围。
随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深,机器人技术开始源源不断地向人类活动的各个领域渗透。结合这些领域的应用特点,人们发展了各式各样的具有感知、决策、行动和交互能力的特种机器人和各种智能机器人。现在虽然还没有一个严格而准确的机器人定义,但是我们希望对机器人的本质做些把握:机器人是自动执行工作的机器装置。
工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件,通过RS-232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。示教输入型的示教方法有两种:一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒),将指令信号传给驱动系统,使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。
自由度是指机器人所具有的立坐标轴运动的数目,不包括手爪(末端操作器)的开合自由度。在三维空间中描述一个物体的位姿需要6个自由度。但是,机器人的自由度是根据其用途而设计的,可能少于6个自由度,也可能多于6个自由度。例如,A4020型装配机器人具有4个自由度,可以在印制电路板上接插电子器件;PUMA562型机器人具有6自由度,可以进行复杂空间曲面的弧焊作业。
机器人操作臂的工作范围根据工艺要求和操作运动的轨迹来确定。一个操作运动的轨迹往往是几个动作合成的,在确定工作范围时,可将运动轨迹分解成单个动作,由单个动作的行程确定机器人操作臂的大行程。为便于调整,可适当加大行程数值。各个动作的大行程确定之后,机器人操作臂的工作范围也就定下来了。
承载能力是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的大质量。机器人的载荷不仅取决于负载的质量,而且还与机器人运行的速度和加速度的大小和方向有关。为了安全起见,承载能力是指高速运行时的承载能力。通常,承载能力不仅要考虑负载,而且还要考虑机器人末端操作器的质量。