工業(yè)機(jī)器人，實(shí)際上只是一種叫法而已，嚴(yán)格來(lái)講，和“人”相隔十萬(wàn)八千里，說(shuō)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)機(jī)械手“才是正確。
人的手臂有7個(gè)自由度，可以滿(mǎn)足生活和工作中的扭捏，抓取，傳遞，提升，下放等動(dòng)作，因?yàn)橛徐`活的手臂和機(jī)靈的大腦，所以人類(lèi)能在動(dòng)手方面超過(guò)了其他動(dòng)物，成為萬(wàn)物之首。從早期的打獵，種養(yǎng)，到后來(lái)的手工業(yè)和社會(huì)化分工生產(chǎn)，幾乎都是靠人手來(lái)完成的，證明了人手是“上帝”賦給人類(lèi)最重要的執(zhí)行裝置，能勝任這個(gè)世界上幾乎任何復(fù)雜性的工作。
但是工業(yè)生產(chǎn)這種工作，的確是太累人了，工人對(duì)于這種重復(fù)性的動(dòng)作很反感，因?yàn)榭菰餆o(wú)味，肌肉酸痛，如果不是為了養(yǎng)生糊口，還真沒(méi)有人愿意在工廠(chǎng)里邊上班。隨著物質(zhì)生產(chǎn)的豐富和社會(huì)生活改善進(jìn)步，愿意從事重復(fù)性工作的人越來(lái)越少，企業(yè)出現(xiàn)了“用工荒”，老板只好讓工程師們想辦法設(shè)計(jì)出自動(dòng)化水平高點(diǎn)的設(shè)備來(lái)替代工人，簡(jiǎn)單的變形，加熱，加壓，壓膜等工藝傳統(tǒng)的機(jī)器可以完成了，但是對(duì)于一些裝配，堆垛，噴涂，打磨等工藝，靠以往的機(jī)器設(shè)備是滿(mǎn)足不了要求的，所以工程師們模仿人手來(lái)設(shè)計(jì)了一種可以控制的機(jī)械手臂，就是工業(yè)機(jī)械手，也被普通人叫成工業(yè)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(shuō)到了，人手有7個(gè)自由度，機(jī)械手要模仿人，理論上也應(yīng)該需要有7個(gè)自由度。自由在工業(yè)控制上也稱(chēng)為“軸”，可以簡(jiǎn)單理解成一個(gè)獨(dú)立的電機(jī)控制系統(tǒng)，不同的軸需要有不同的電機(jī)和控制系統(tǒng)。幾個(gè)軸之間可以單獨(dú)獨(dú)立行動(dòng)，也可以互相聯(lián)合起來(lái)運(yùn)動(dòng)，一個(gè)快點(diǎn)，一個(gè)慢點(diǎn)。
機(jī)器人的控制系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)器人的大腦，由“大腦”控制，輸入各種指令，機(jī)械手再由接收的信號(hào)，作出各種動(dòng)作，最終完成作業(yè)的流程，工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)特點(diǎn)：
1、工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
控制器是機(jī)器人系統(tǒng)的核心，國(guó)外有關(guān)公司對(duì)我國(guó)實(shí)行嚴(yán)密封鎖。近年來(lái)隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，微處理器的性能越來(lái)越高，而價(jià)格則越來(lái)越便宜，目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了1-2美金的32位微處理器。高性?xún)r(jià)比的微處理器為機(jī)器人控制器帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇，使開(kāi)發(fā)低成本、高性能的機(jī)器人控制器成為可能。為了保證系統(tǒng)具有足夠的計(jì)算與存儲(chǔ)能力，目前機(jī)器人控制器多采用計(jì)算能力較強(qiáng)的ARM系列、DSP系列、POWERPC系列、Intel系列等芯片組成。
此外，由于已有的通用芯片在功能和性能上不能完全滿(mǎn)足某些機(jī)器人系統(tǒng)在價(jià)格、性能、集成度和接口等方面的要求，這就產(chǎn)生了機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)SoC(Systemon Chip)技術(shù)的需求，將特定的處理器與所需要的接口集成在一起，可簡(jiǎn)化系統(tǒng)外圍電路的設(shè)計(jì)，縮小系統(tǒng)尺寸，并降低成本。
2、工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
在控制器體系結(jié)構(gòu)方面，其研究重點(diǎn)是功能劃分和功能之間信息交換的規(guī)范。在開(kāi)放式控制器體系結(jié)構(gòu)研究方面，有兩種基本結(jié)構(gòu)，一種是基于硬件層次劃分的結(jié)構(gòu)，該類(lèi)型結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，在日本，體系結(jié)構(gòu)以硬件為基礎(chǔ)來(lái)劃分，如三菱重工株式會(huì)社將其生產(chǎn)的PA210可攜帶式通用智能臂式機(jī)器人的結(jié)構(gòu)劃分為五層結(jié)構(gòu)；另一種是基于功能劃分的結(jié)構(gòu)，它將軟硬件一同考慮，其是機(jī)器人控制器體系結(jié)構(gòu)研究和發(fā)展的方向。
3、控制軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境
在機(jī)器人軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境方面，一般工業(yè)機(jī)器人公司都有自己獨(dú)立的開(kāi)發(fā)環(huán)境和獨(dú)立的機(jī)器人編程語(yǔ)言
4、機(jī)器人伺服通信總線(xiàn)技術(shù)
目前國(guó)際上還沒(méi)有專(zhuān)用于機(jī)器人系統(tǒng)中的伺服通信總線(xiàn)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，通常根據(jù)系統(tǒng)需求，把常用的一些總線(xiàn)，如以太網(wǎng)、CAN、1394、SERCOS、USB、RS-485等用于機(jī)器人系統(tǒng)中。當(dāng)前大部分通信控制總線(xiàn)可以歸納為兩類(lèi)，即基于RS-485和線(xiàn)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的串行總線(xiàn)技術(shù)和基于實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)的高速串行總線(xiàn)技術(shù)。
