В целом промышленные роботы состоят из трех основных частей и шести подсистем.
Три основные части — это механическая часть, сенсорная часть и управляющая часть.
Шесть подсистем можно разделить на систему механической структуры, систему привода, систему восприятия, систему взаимодействия робота с окружающей средой, систему взаимодействия человека с компьютером и систему управления.
1. Механическая структурная система
С точки зрения механической структуры промышленные роботы обычно делятся на тандемных роботов и параллельных роботов. Характерной чертой тандемного робота является то, что движение одной оси изменит начало координат другой оси, в то время как движение одной оси параллельного робота не изменит начало координат другой оси. Все ранние промышленные роботы использовали последовательный механизм. Параллельный механизм определяется как механизм с замкнутым контуром, в котором движущаяся платформа и неподвижная платформа соединены по крайней мере двумя независимыми цепями движения, механизм имеет две или более степеней свободы и приводится в действие параллельно. Параллельный механизм состоит из двух компонентов: запястья и руки. Область движения руки оказывает большое влияние на пространство движения, а запястье является соединительной частью инструмента и корпуса. По сравнению с тандемными роботами параллельные роботы обладают такими преимуществами, как высокая жесткость, стабильная структура, большая несущая способность, высокая точность микродвижения и малая нагрузка движения. С точки зрения решения задачи, прямое решение тандемного робота является простым, но обратное решение очень сложным, в то время как для параллельного робота все наоборот, положительное решение является сложным, но обратное решение очень простым.
2. Система привода
Система привода — это устройство, которое обеспечивает питание механической структурной системы. В зависимости от различных источников питания режим передачи системы привода делится на четыре типа: гидравлический, пневматический, электрический и механический. Ранние промышленные роботы имели гидравлический привод. Из-за проблем с утечкой, шумом и нестабильностью на низких скоростях в гидравлической системе, а также громоздкого и дорогого силового агрегата только крупные тяжелые роботы, роботы параллельной обработки и некоторые специальные приложения используют промышленные роботы с гидравлическим приводом. Пневматический привод имеет преимущества высокой скорости, простой структуры системы, удобного обслуживания и низкой цены. Однако рабочее давление пневматического устройства низкое, и его нелегко точно позиционировать, поэтому он, как правило, используется только для привода конечного эффектора промышленных роботов. Пневматические захваты, поворотные цилиндры и пневматические присоски используются в качестве конечных эффекторов для захвата и сборки небольших и средних заготовок. Электропривод - это вид режима движения, который в настоящее время используется чаще всего, и его характеристики заключаются в том, что источник питания удобен, реакция быстрая, движущая сила большая, обнаружение, передача и обработка сигнала удобны, и можно использовать различные гибкие режимы управления, приводной двигатель обычно использует шаговый двигатель или серводвигатель, и в настоящее время также используется двигатель с прямым приводом, но его стоимость выше, а управление также более сложное, а редуктор, который соответствует двигателю, обычно использует гармонический редуктор, циклоидальный штифтовой редуктор или планетарный редуктор. Из-за большого количества требований к линейному приводу в параллельных роботах, линейные двигатели широко используются в области параллельных роботов.
3. Система восприятия
В дополнение к необходимости воспринимать механическую величину, связанную с его собственным рабочим состоянием, например, смещение, скорость и сила, технология визуального восприятия является важным аспектом восприятия промышленного робота. Визуальная сервосистема использует визуальную информацию в качестве сигнала обратной связи для управления и регулировки положения и позы робота. Системы машинного зрения также широко используются во всех аспектах проверки качества, идентификации заготовок, сортировки и упаковки продуктов питания. Система восприятия состоит из внутреннего сенсорного модуля и внешнего сенсорного модуля, а использование интеллектуальных датчиков улучшает мобильность, адаптивность и уровень интеллекта робота.
4. Система взаимодействия робота с окружающей средой
Система взаимодействия робота и окружающей среды — это система, реализующая взаимосвязь и координацию между роботом и оборудованием во внешней среде. Робот и внешнее оборудование интегрированы в функциональный блок, такой как блок обработки и производства, сварочный блок, сборочный блок и т. д. Конечно, это может быть и функциональный блок, объединяющий несколько роботов для выполнения сложных задач.
5. Система взаимодействия человека с компьютером
Система взаимодействия человека с компьютером — это устройство, с помощью которого человек может подключаться к роботам и участвовать в управлении роботами. Например: стандартный терминал компьютера, командная консоль, информационное табло, сигнализация опасности и т. д.
6. Система управления
Задача системы управления заключается в управлении исполнительным механизмом робота для выполнения заданных движений и функций в соответствии с инструкциями по эксплуатации робота и сигналами, поступающими от датчиков. Если у робота нет характеристик информационной обратной связи, то это система управления с открытым контуром, а если у него есть характеристики информационной обратной связи, то это система управления с закрытым контуром. По принципу управления ее можно разделить на систему программного управления, систему адаптивного управления и систему управления с искусственным интеллектом. По форме управляющего движения ее можно разделить на точечное управление и непрерывное траекторное управление.