第02讲--机器人系统组成结构

机器人系统的组成机器人系统通常由以下几个组成部分构成：1. 机械结构：包括机器人的物理外形和各个部件的机械结构，如关节、链条、连接器、传感器等。

这些结构决定了机器人的动作范围和运动能力。

2. 电气控制系统：包括电机、驱动器、传感器、计算机等电子设备，用于控制机器人的运动和感知环境。

电气控制系统接收来自计算机的指令，并将其转化为机械动作。

3. 计算机控制系统：包括嵌入式系统、单片机、PLC等，用于控制机器人的运动和执行任务。

计算机控制系统负责运算、决策和监控机器人的各种功能。

4. 感知系统：包括各种传感器，如摄像头、激光雷达、红外传感器等，用于感知机器人周围的环境信息。

感知系统可以获取到环境中的物体位置、距离、光照强度等数据，以辅助机器人的决策和动作。

5. 控制算法：包括路径规划、运动控制、动作规划等算法，用于指导和控制机器人的各项动作。

控制算法可以使机器人对特定任务做出适当的反应和行动。

6. 用户界面：通常是一台显示屏或者计算机界面，与机器人进行通信，可以通过界面对机器人进行控制和监控。

用户界面还可以提供机器人的工作状态、故障报警等信息。

这些组成部分相互配合，共同组成一个完整的机器人系统，实现使用者对机器人的控制和监控，并执行各种任务。

另外还有一些可选的组成部分，可以根据具体的机器人应用需求进行选择和配置：1. 操作系统：机器人可能运行一个特定的操作系统，如Linux 或Windows，用于管理和协调机器人系统的各项功能。

2. 数据存储和通信设备：机器人可能需要具备一定的存储和通信能力，以便存储和传输数据。

例如，机器人可以存储感知到的环境信息和任务执行过程中的数据。

3. 电源系统：机器人通常需要电源来驱动各个部件的工作，可以采用电池、电源适配器等不同形式的供电方式。

4. 人机交互接口：机器人可以配备触摸屏、声音识别、手势识别等人机交互设备，以便用户能够与机器人进行沟通和交互。

需要注意的是，不同类型的机器人系统在组成部分上可能会有所不同。

机器人系统组成结构
一、概述
机器人系统是一个复杂的系统，它由传感器、控制器、操作元件和传
动机构等模块组成，能够实现自动化操作和智能化控制，具有动作精准、
处理速度快、操控灵活等优点，对于工业生产、制造、医疗、服务、教育、军事等各个领域都有重要的应用价值。

二、组成部件
1、传感器：机器人系统的传感器是将环境中的信息转化成机械所能
处理的信息的装置，是实现感知能力的基础。

一般的机器人系统，会包括
触觉、视觉和声学等传感器，为机器人实现更全面的感知功能提供了强有
力的支持。

2、控制器：控制器是机器人系统中的智能中枢，它能够接收传感器
发送的信息，并根据程序分析处理，最终指挥机器人的每个元件完成正确
的动作，可以说机器人中的所有控制逻辑全靠控制器来实现。

3、操作元件：机器人系统的操作元件包括夹爪、臂膀、腿部及其他
结构机构，它们是机器人实现外界任务的执行器，通过控制器指挥其完成
正确的动作。

4、传动机构：传动机构由电机、减速机、导轨、传动带、减震器等
组成，不仅可以起到传动作用，还可以给机器人的每个部件提供动能，从
而让机器人能够运动、进行任务操作。

三、应用。

机器人四大系统组成部分机器人由驱动系统、机械系统、感知系统和控制系统等组成。

1、驱动系统驱动系统是驱使机械系统运动的机构,一般由驱动装置和传动机构两个部分组成。

它按照控制系统发出的指令信号,借助动力元件使机器人执行动作。

因驱动方式的不同,驱动装置可以分成电动、液动和气动三种类型。

驱动装置中的电动机、液压缸、气缸可以与操作机直接相连,也可以通过传动机构与执行机构相连。

传动机构通常有齿轮传动、链传动、谐波齿轮传动、螺旋传动、带传动等几种类型。

2、机械系统机器人的机械系统是机器人赖以完成作业任务的执行机构,即指机器人本体,一般是一台机械手,也称操作器或操作手。

它可以在确定的环境中执行控制系统指定的操作。

其臂部一般采用空间开链连杆机构,其中的运动副(转动副或移动副)常称为关节,关节个数通常为机器人的自由度数根据关节配置形式和运动坐标形式的不同,机器人执行机构可分为直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式和关节坐标式等类型。

出于拟人化的考虑,机器人本体的有关部位分别被称为基座、腰部、臂部、腕部、手部(夹持器或末端执行器)和行走部(对于移动机器人)等。

3、感知系统感知系统又称传感器,相当于人的感觉器官,能实时检测机器人的运动及工作情况,并根据需要反馈给控制系统,与设定信息进行比狡后,调整执行机构,以保证机器人的动作符合预定的要求。

传感器大致可以分为两类:内部传感器和外部传感器。

内部传感器主要用来检测机器人本身的状态,为机器人的运动控制提供必要的本体状态信息,如各关节的位置、速度、加速度等,并将所测得的信息作为反馈信号送至控制器,形成闭环控制,主要有位置传感器、速度传感器等;外部传感器则用来感知机器人所处的工作环境或工作状况信息,使机器人的动作适应外界情况的变化,达到更高层次的自动化,提高机器人的工作精度,常见的有力觉传感器、触觉传感器、接近觉传感器、视觉传感器等。

4、控制系统控制系统是机器人的指挥中枢,负责处理作业指令信息、内外环境信息,并依据预定的本体模型、环境模型和控制程序做出决策,产生相应的控制信号,通过驱动器驱动执行机构的各个关节按所需的顺序、确定的轨迹运动,完成特定的作业。

机器人的系统组成
机器人由哪些系统组成呢？
图1 搬运机器人图2 扫地机器人
功能：机器人完成工作任务的实体组成：机械手臂、支撑移动机构、末端执行器及其他结构部件感知系统驱动系统执行机构控制系统功能：将能源传送到执行机构组成：驱动器和传动机构两部分功能：对执行机构发出如何动作的命令组成：控制器、处理器和软件等
功能：收集机器人内部状态的信息或与外部通信组成：一般可分为内部和外部两类传感器
例1：该搬运机器人由哪些系统组成呢？
支撑机构手臂手臂腕部电动机电动机控制器线束执行机构
驱动系统
控制系统感知系统
末端执行器（手部）传感器
例2：该扫地机器人由哪些系统组成呢？
面盖、机身末端执行器（刷子、抹布）支撑移动机构
驱动系统
控制系统感知系统
执行机构
扫地机器人的系统组成机械结构系统驱动系统感知系统
控制系统电动机传感器
电动机控制器传感器有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）
小结
例1：一种搬运机器
人的系统组成
机器人系统组成例2：一种扫地机器
人的系统组成。

3、简介机器人系统的组成与结构,包括三大部分、六个子系统机器人系统是由多个组件和子系统构成的复杂系统，它们共同协作以实现不同的功能。

机器人系统通常由三大部分和六个子系统组成。

在本文中，将介绍机器人系统的组成和结构，并详细讨论每个子系统的作用和功能。

一、机器人系统的组成与结构1. 机械结构部分机器人的机械结构部分是其身体的框架，用于支持和保护机器人的其他组件。

这一部分包括机器人的主体结构、关节、传感器和执行器等。

机器人的机械结构应该具备足够的稳定性和灵活性，以适应不同的任务和环境。

2. 控制系统部分机器人的控制系统是其大脑，负责处理和指挥机器人的各个动作和功能。

它由多个电路、芯片和软件组成。

控制系统接收来自传感器的信息，并根据预设的算法和逻辑进行反馈和决策。

控制系统还与其他子系统进行通信，以实现协调运动和任务执行。

3. 感知系统部分机器人的感知系统用于感知和获取周围环境的信息。

它包括各种传感器，如视觉传感器、听觉传感器、力觉传感器等。

感知系统通过收集和处理环境信息，使机器人能够理解其周围环境，并做出相应的反应和决策。

二、机器人系统的六个子系统1. 定位和导航子系统定位和导航子系统使机器人能够在未知或复杂环境中准确定位和导航。

它利用传感器和地图等信息，通过算法和模型计算机器人的位置和前进方向，从而实现机器人的自主导航和路径规划。

2. 运动控制子系统运动控制子系统用于控制机器人的运动和动作。

它负责接收来自控制系统的指令，并通过调节执行器的运动，实现机器人的步态、速度和姿态控制。

运动控制子系统需要高精度和实时性，以确保机器人的精确和稳定的运动。

3. 人机交互子系统人机交互子系统使机器人能够与人类进行有效的交互和沟通。

它通过语音识别、语音合成、图像识别和触摸屏等技术，实现人机之间的信息传递和指令交互。

人机交互子系统在机器人的应用中扮演着关键的角色，使机器人能够更好地与人类进行合作和协作。

4. 感知与识别子系统感知与识别子系统用于感知和识别机器人周围环境的信息。

工业机器人-机器人系统由哪些部分组成？机械系统工业机器人的机械系统包括机身、臂部、手腕、末端操作器和行走机构等部分，每一部分都有若干自由度，从而构成一个多自由度的机械系统。

此外，有的机器人还具备行走机构。

若机器人具备行走机构，则构成行走机器人;若机器人不具备行走及腰转机构，则构成单机器人臂。

末端操作器是直接装在手腕上的一个重要部件，它可以是两手指或多手指的手爪，也可以是喷漆枪、焊枪等作业工具。

工业机器人机械系统的作用相当于人的身体(如骨髓、手、臂和腿等)。

驱动系统驱动系统主要是指驱动机械系统动作的驱动装置。

根据驱动源的不同，驱动系统可分为电气、液压和气压三种以及把它们结合起来应用的综合系统。

该部分的作用相当于人的肌肉。

电气驱动系统在工业机器人中应用得较普遍，可分为步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机三种驱动形式。

早期多采用步进电动机驱动，后来发展了直流伺服电动机，交流伺服电动机驱动也逐渐得到应用。

上述驱动单元有的用于直接驱动机构运动：有的通过谐波减速器减速后驱动机构运动，其结构简单紧凑。

液压驱动系统运动平稳，且负载能力大，对于重载搬运和零件加工的机器人，采用液压驱动比较合理。

但液压驱动存在管道复杂、清洁困难等缺点，因此限制了它在装配作业中的应用。

无论电气还是液压驱动的机器人，其手爪的开合都采用气动形式。

气压驱动机器人结构简单、动作迅速、价格低廉，但由于空气具有可压缩性，其工作速度的稳定性较差。

但是，空气的可压缩性可使手爪在抓取或卡紧物体时的顺应性提高，防止受力过大而造成被抓物体或手爪本身的破坏。

气压系统的压力一般为0.7MPa，因而抓取力小，只有几十牛到几百牛大小。

控制系统控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序及从传感器反馈回来的信号控制机器人的执行机构，使其完成规定的运动和功能。

如果机器人不具备信息反馈特征，则该控制系统称为开环控制系统;如果机器人具备信息反馈特征，则该控制系统称为闭环控制系统。

机器人的系统的组成与结构。

一、三大部分三大部分是机械部分、传感部分和控制部分。

二、六个子系统六个子系统是驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人一环境交换系统、人机交换。

1.驱动系统，要使机器人运作起来，各需各个关节即每个运动自由度安置传动装置。

这就是驱动系统。

驱动系统可以是液压传动、气压传动、电动传动、或者把它们结合起来应用综合系统，可以是直接驱动或者通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等机械传动机构进行间接传动。

2.机械结构传动，工业机器人的机械结构系统由机座、手臂、末端操作器三大部分组成，每一个大件都有若干个自由度的机械系统。

若基座不具备行走机构，则构成行走机器人；若基座不具备行走及弯腰机构，则构成单机器人臂。

手臂一般由上臂、下臂和手腕组成。

末端操作器是直接装在手腕上的一个重要部件，它可以是二手指或多手指的手抓，也可以是喷漆枪、焊具等作业工具。

3.感受系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成，用以获得内部和外部环境状态中有意义的信息。

智能传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化的水准。

人类的感受系统对感知外部世界信息是极其灵巧的，然而，对于一些特殊的信息，传感器比人类的感受系统更有效。

4.机器人一环境交换系统是现代工业机器人雨外部环境中的设备互换联系和协调的系统。

工业机器人与外部设备集成为一个功能单元，如加工单元、焊接单元、装配单元等。

当然，也可以是多台机器人、多台机床或设备、多个零件存储装置等集成为一个去执行复杂任务的功能单元。

5.人工交换系统是操作人员与机器人控制并与机器人联系的装置，例如，计算机的标准终端，指令控制台，信息显示板，危险信号报警器等。

该系统归纳起来分为两大类：指令给定装置和信息显示装置。

6.控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序以及传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。

假如工业机器人不具备信息反馈特征，则为开环控制系统；若具备信息反馈特征，则为闭环控制系统。

（图解）机器人系统组成介绍一、机器人介绍1、机器人主体结构机器人主体结构主要由机器人本体、机器人控制柜、机器人控制面板组成。

2、机器人控制面板机器人控制面板，主要担负这人机对话的作用，我们对机器人的调试、操作、编程、校正等，均靠机器人控制面板来执行。

3、机器人本体构成机器人本体主要由手臂、手腕、平衡缸、连接臂、旋转台、底座组成；当然，如果其他类型的机器人会有相应的差异，我们这里主要以六轴机器人作为案例进行说明。

4、机器人的轴数分类1轴、2轴、3轴为主轴，4轴、5轴、6轴为腕部轴;我们这里是以六轴机器人作为案例说明,当然还有3轴、4轴等机器人就不在细说。

5、机器人工作区域机器人的工作区域是指,机器人在工作时,所可能需要运动的三维空间区域该工作区域内不能有固定障碍物或者机器人工作时进入临时障碍物,阻挡机器人的工作路径.a、俯视工作区域示意图b、侧视工作区域示意图c、注意：---在机器人运行的过程中，工作人员避免进入机器人的工作区域，以免造成伤害。

---方案设计工程师在设计的时候，需要特别考虑机器人运行的安全性，需要考虑设计给机器人增加安全保护网或者保护罩，避免工作人员疏忽靠近，进入机器人工作区域，造成伤害。

6、机器人软件概念机器人软件概念包含核心系统软件和操作系统软件；核心系统软件是指机器人本身具备的系统，而操作系统主要提供人们对机器人进行二次开发和人机对话所准备的，软件系统结构示意图：二、动力管线系统线是指机器人系统中的电源线和信号线等,管是指机器人系统中的气管和保护管等。

1、2000系统机器人动力管线示意图2、动力管线的长度调整示意图，管线应该配置适中，不可造成积压，不利于机器人运动，也容易造成摩擦力过大，导致管线加快磨损。

3、柔性管线的排布，管线应该布局合理，遵循机器人的运动方向为原创，使得管线得到比较良好的弯曲塑性。

4、动力管线-调整保护环保护环主要是保护机器人管线免于磨损；因为机器人管线直接布置在机器人本体表面上，机器人在工作的时候机器人本体会和布于其上面的管线发生相对摩擦运动，易造成管线磨损。

简述机器人的结构组成
机器人的结构组成包括以下几个方面：
1. 机械结构：机器人主要以机械结构为基础，包括机械臂、关节、传动机构、运动控制系统等。

2. 传感器：机器人需要通过传感器获取外界环境信息，例如光电传感器、力传感器、位置传感器等。

3. 控制系统：机器人控制系统包括硬件和软件，用于实现机器人的动作控制、决策和计算等。

4. 电源系统：机器人需要电力供应，通常采用电池或外部电源供电。

5. 末端执行器：根据不同的应用需求，机器人的末端执行器可能是夹具、喷嘴、激光等。

机器人的结构组成因机器人类型和应用场景的不同而异，但以上五个方面是机器人基本结构组成的核心部分。

2机器人的组成结构机器人的组成结构包含了硬件和软件两个方面。

硬件方面主要包括主控系统、感知系统、执行系统以及电源系统等。

软件方面则包括机器人操作系统、控制算法、感知处理以及行为规划等。

1.主控系统主控系统是机器人的核心部分，负责控制机器人的整体运行。

通常由一块集成电路板制成，该电路板上集成了处理器、内存、输入/输出接口以及其他必要的控制电路。

主控系统负责接收和处理来自感知系统的传感器数据，根据预先编写的算法进行计算和决策，并向执行系统发送指令。

2.感知系统感知系统是机器人获取外界信息的重要组成部分，用于感知和理解周围环境。

感知系统通常包括各种传感器，如摄像头、激光雷达、红外线传感器、触摸传感器等。

这些传感器可以帮助机器人获取地图信息、目标检测、避障以及姿态控制等。

3.执行系统执行系统是机器人的运动和动作执行部分。

通常由电机和执行机构组成，用于驱动机器人的各个关节进行运动。

执行系统可以根据主控系统的指令实现机器人的运动控制，包括移动、转向、抓取、举起等动作。

4.电源系统机器人需要稳定的电源供应以保持正常运作。

电源系统主要包括电池、电源管理模块以及电源供应线路等。

电源系统必须满足机器人各个组件的工作电压和功率需求，同时也需要考虑电池寿命和容量等因素。

5.机器人操作系统机器人操作系统是机器人软件的基础，为机器人提供了各种功能和服务。

机器人操作系统通常提供多任务处理、网络通信、设备驱动、数据存储等功能，以及机器人编程和控制接口。

目前常用的机器人操作系统包括ROS（Robot Operating System）和ROS2等。

6.控制算法控制算法是机器人实现各种功能和任务的关键部分，涉及到机器人运动规划、路径规划、动作控制等。

控制算法通常基于传感器数据进行计算和决策，以达到用户预期的目标。

7.感知处理感知处理是通过对感知系统获取的数据进行处理和分析，从中提取出有用的信息。

感知处理包括图像处理、信号处理、目标识别、地图构建等，使机器人能够对周围环境进行理解和认知。