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                          機器人的工作原理
                          發布日期︰[2016-3-14 23:16:54]

                          機器人的組成部分

                          從最基本的層面來看,人體包括五個主要組成部分︰

                          身體結構

                          肌肉系統,用來移動身體結構

                          感官系統,用來接收有關身體和周圍環境的信息

                          能量源,用來給肌肉和感官提供能量

                          大腦系統,用來處理感官信息和指揮肌肉運動

                          當然,人類還有一些無形的特征,如智能和道德,但在純粹的物理層面上,此列表已經相當完備了。

                          機器人的組成部分與人類極為類似。一個典型的機器人有一套可移動的身體結構一部類似于馬達的裝置一套傳感系統一個電源和一個用來控制所有這些要素的計算機“大腦”。從本質上講,機器人是由人類制造的“動物”,它們是模仿人類和動物行為的機器。


                          仿生袋鼠機器人

                          機器人的定義範圍很廣,大到工廠服務的工業機器人,小到居家打掃機器人。按照目前最寬泛的定義,如果某樣東西被許多人認為是機器人,那麼它就是機器人。許多機器人專家(制造機器人的人)使用的是一種更為精確的定義。他們規定,機器人應具有可重新編程的大腦(一台計算機),用來移動身體

                          根據這一定義,機器人與其他可移動的機器(如汽車)的不同之處在于它們的計算機要素。許多新型汽車都有一台車載計算機,但只是用它來做微小的調整。駕駛員通過各種機械裝置直接控制車輛的大多數部件。而機器人在物理特性方面與普通的計算機不同,它們各自連接著一個身體,而普通的計算機則不然。

                          大多數機器人確實擁有一些共同的特性。

                          首先,幾乎所有機器人都有一個可以移動的身體。有些擁有的只是機動化的輪子,而有些則擁有大量可移動的部件,這些部件一閌怯山鶚艋蛩芰現瞥傻摹S肴頌騫趨覽嗨疲 廡┐懶的部件是用關節連接起來的。

                          機器人的輪與軸是用某種傳動裝置連接起來的。有些機器人使用馬達螺線管作為傳動裝置;另一些則使用液壓系統;還有一些使用氣動系統(由壓縮氣體驅動的系統)。機器人可以使用上述任何類型的傳動裝置。

                          其次,機器人需要一個能量源來驅動這些傳動裝置。大多數機器人會使用電池或牆上的電源插座來供電。此猓 貉夠魅嘶剮枰 桓霰美次 禾寮友梗  魅嗽蛐枰 逖顧躉蜓顧跗蕖/span>

                          所有傳動裝置都通過導線與一塊電路相連。該電路直接為電動馬達和螺線圈供電,並操縱電子閥門來啟動液壓系統。閥門可以控制承壓流體在機器內流動的路徑。比如說,如果機器人要移動一只由液壓驅動的腿,它的控制器會打開一只閥門,這只閥門由液壓泵通向腿上的活塞筒。承壓流體將推動活塞,使腿部向前旋轉。通常,機器人使用可提供雙向推力的活塞,以使部件能向兩個方向活動。

                          機器人的計算機可以控制與電路相連的所有部件。為了使機器人動起來,計算機會打開所有需要的馬達和閥門。大多數機器人是可重新編程的。如果要改變某部機器人的行為,您只需將一個新的程序寫入它的計算機即可。

                          並非所有的機器人都有傳感系統。很少有機器人具有視覺、听覺、嗅覺或味覺。機器人擁有的最常見的一種感覺是運動感,也就是它監控自身運動的能力。在標準設計中,機器人的關節處安裝著刻有凹槽的輪子。在輪子的一側有一個發光二極管,它發出一道光束,穿過凹槽,照在位于輪子另一側的光傳感器上。當機器人移動某個特定的關節時,有凹槽的輪子會轉動。在此過程中,凹槽將擋住光束。光學傳感器讀取光束閃動的模式,並將數據傳送給計算機。計算機可以根據這一模式準確地計算出關節已經旋轉的距離。計算機鼠標中使用的基本系統與此相同。

                          以上這些是機器人的基本組成部分。機器人專家有無數種方法可以將這些元素組合起來,從而制造出無限復雜的機器人。機器臂是最常見的設計之一。

                          機器人是如何工作的

                          英語里“機器人”(Robot)這個術語來自于捷克語單詞robota,通常譯作“強制勞動者”。用它來描述大多數機器人是十分貼切的。世界上的機器人大多用來從事繁重的重復性制造工作。它們負責那些對人類來說非常困難、危險或枯燥的任務。

                          最常見的制造類機器人是機器臂。一部典型的機器臂由七個金屬部件構成,它們是用六個關節接起來的。計算機將旋轉與每個關節分別相連的步進式馬達,以便控制機器人(某些大型機器臂使用液壓或氣動系統)。與普通馬達不同,步進式馬達會以增量方式精確移動。這使計算機可以精確地移動機器臂,使機器臂不斷重復完全相同的動作。機器人利用運動傳感器來確保自己完全按正確的量移動。

                          這種帶有六個關節的工業機器人與人類的手臂極為相似,它具有相當于肩膀、肘部和腕部的部位。它的“肩膀”通常安裝在一個固定的基座結構(而不是移動的身體)上。這種類型的機器人有六個自由度,也就是說,它能向六個不同的方向轉動。與之相比,人的手臂有七個自由度。


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