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工业机器人专为工业自动化而设计。它们是专门用于自动化生产相关任务的可编程机器。
通常，装配线上安装了多个机器人，每个机器人负责特定的目标。例如，一些拾取和放置工件，一些与不同的设备（如车床或铣床）交互，还有一些执行装配工作。它们还可以重新编程以执行不同类型的应用程序。
机器人是由多个子系统构建的系统。这些子系统相互交互并与工作空间（如装配线）交互以执行特定任务。
尽管工业和服务机器人可能执行不同的任务，但它们共享组件和共同的结构。在本文中，我们将了解工业机器人或机械臂的组件。
机械臂有五个主要组成部分。
•机械臂
•末端执行器
•执行器和变速器
• 控制器
•传感器
机器人/机械臂通常安装在固定或移动底座上。
机械臂是一种可编程的机械臂，其功能类似于人类手臂。其目的是根据需要移动，在工作区中提供覆盖范围。它作为复杂机器人的一部分工作或执行独立任务。从本质上讲，它是一个由连续耦合的段或链接组成的可移动链。
这些片段称为横向幻灯片，因为它们可以在工作区中相互移动。机械手的一端保持固定在地面或底座上，另一端保持自由以固定末端执行器。
机械臂设计有特定的坐标系，有多种设计可供选择。最简单的是两轴或三轴臂。轴或自由度是指段或链节的独立运动。两个段或链接耦合的点称为关节。这些段通过一些较低的连接器相互连接。
以下是下对连接器或接头的类型：
•蜗壳关节（R）： 具有一个自由度 （DOF），允许输出链路的相对旋转运动，旋转轴垂直于输入和输出链路轴。
•棱柱形接头 （P）： 有一个自由度，允许在输入和输出链接之间平移滑动运动。两个链接的轴是平行的。
•螺旋接头 （H）： 具有一个自由度，允许输出链路旋转运动，同时围绕垂直于输入链路轴的螺钉轴平移。
•圆柱形接头（C）： 有两个自由度 — 第一个是输出链路的旋转，旋转轴垂直于输入链路的轴。第二个自由度是输出链接沿垂直于输入链接轴的轴的平移滑动运动。
•万向节 （S）： 有两个 DOF — 第一个是输出链接绕垂直于输入链接轴的轴旋转。第二个是输入链接围绕垂直于输出链接轴的轴旋转。
•球形接头（T）： 有三个自由度 — 第一个是输出链接绕其自身轴的旋转运动。另外两个包括输出链接围绕垂直于输入链接轴的轴的平移运动。
工业机器人主要设计为身体-手腕配置。在 6 自由度机械臂中，三个链接构成将末端执行器放置在工作空间中所需位置的身体，三个链接形成机械手的手腕，将末端执行器置于所需方向。
蜗壳和棱柱形接头连接机械臂中的大多数连杆。
末端执行器是安装在机械臂手腕上的夹持器或手臂工具。根据机器人或机器人应用的任务，特定的末端执行器连接到手腕上。例如，与物料搬运和物料加工相关的任务有不同的末端执行器。
同一任务也可以有不同的末端执行器。例如，抓取可以通过多种方式完成，例如机械夹紧、磁性夹持或吸力夹持。每种方法都使用不同类型的末端执行器。
执行器或驱动器需要围绕接头移动链接。运动发生在机器人携带所需有效载荷时。有效载荷可以是手臂工具或工件。
有三种类型的执行器或驱动器用于构建工业机器人。
•气动驱动： 这些致动器使用压缩空气在接头周围移动连杆。运动可以是平移的或旋转的。气动驱动器通常用于线性或平移运动。它们结构简单、经济高效、快速且可靠。但是，驱动器仅适用于小而轻的有效载荷，因为有时可能会延迟移动并降低可重复性。
•液压驱动： 这些驱动器使用油来移动接头周围的连杆。油通过控制阀从油箱泵送到液压执行器。线性和旋转运动都可以通过这些致动器驱动。液压驱动器可以移动重负载并且易于维护。它们成本高昂，并不总是像其他类型的驱动器那样准确。
•电驱动： 这些是用于在关节周围移动连杆的电动机。有许多不同类型的电动机，包括无刷直流、步进、直流伺服和可逆交流伺服电机。所使用的一种基于所需的链接运动以及所需的控制和可重复性。电动机高度精确，可靠，可以处理许多有效载荷。电机带有各种价格标签，具体取决于功能和给定的应用。
通常，链路和驱动器之间需要传输元件。执行器或驱动器的输出可能表现出与所需运动不同的运动学。例如，直流电机产生旋转运动，必须将其转换为连杆的平移运动。执行器的输出可能不适合直接应用于链接。
例如，电机可能具有高 RPM 输出，但其 RPM 必须降低或转换为等效扭矩。驱动器和链路之间需要传输的另一种情况是执行器太大而无法沿链路安装。在这种情况下，通过适当的传输，驱动器被放置在链路周围的合适位置，并解决互连链路运动之间的任何冲突。
控制器是以可编程方式控制链路运动的计算单元。控制器可以是微控制器、专用控制器或计算机。
控制器从传感器获取反馈，控制执行器的输出，以便机器人按顺序移动以完成其任务。传感器和执行器通过硬件接口与控制器连接。控制器还可以具有用于重新编程或人工输入的用户界面。
传感器与机器人的工作空间相互作用，并评估机械臂和末端执行器的运动和方向。然后，控制器考虑进一步的操作。
两种类型的传感器用于制造工业机器人，触觉和非触觉。触觉传感器进行物理接触以进行传感，生成与所需物理量测量成比例的模拟或数字信号。
触觉传感器包括力传感器、扭矩传感器、压力传感器、触摸和位置传感器。非接触式传感器不进行物理接触进行传感，而是使用磁场、无线电波或超声波。非接触式传感器包括接近、成像、距离成像和光学传感器。
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•QLA414 纳米力传感器
•MMS101微型6分量力/六轴/力矩传感器
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