機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特征與簡(jiǎn)易機(jī)器人平臺(tái)

機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特征與簡(jiǎn)易機(jī)器人平臺(tái)學(xué)習(xí)導(dǎo)航1、機(jī)器人是由哪些部分組成的？2、與實(shí)用機(jī)器人相比，簡(jiǎn)易機(jī)器人有何不同？3、開(kāi)展簡(jiǎn)易機(jī)器人制作活動(dòng)有哪些途徑？自動(dòng)售貨機(jī)一、機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特征機(jī)器人由于功能不同，形態(tài)也各異。但各類機(jī)器人在組成上也存在共性，圖1、8所示為一個(gè)典型機(jī)器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成。圖1·8機(jī)器人系統(tǒng)組成根據(jù)不同的功能，機(jī)器人系統(tǒng)可分為5個(gè)部分：(1)機(jī)械結(jié)構(gòu)：組成機(jī)器人的機(jī)械本體，如操作臂、末端執(zhí)行器、行走機(jī)構(gòu)等。(2)驅(qū)動(dòng)裝置：驅(qū)動(dòng)機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的部件，如電機(jī)、汽缸、液壓缸等。驅(qū)動(dòng)裝置及機(jī)械結(jié)構(gòu)組成機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)。(3)傳感器：感知機(jī)器人內(nèi)部狀態(tài)及外界信息的元器件，如關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)編碼器、力傳感器、攝像頭等。(4)控制器：負(fù)責(zé)接收傳感器信息并指揮機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的裝置。(5)動(dòng)力源：為機(jī)器人各部分的正常工作提供能量的部件，如電源、氣壓源和液壓源。機(jī)器人是由上述幾個(gè)部分構(gòu)成的一個(gè)有機(jī)整體。由傳感器采集到的信息輸入控制器，后者對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行計(jì)算、判斷和決策，然后將命令輸出到驅(qū)動(dòng)裝置以便驅(qū)動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)?？刂破髦械目刂瞥绦蚴菣C(jī)器人控制的核心，它告訴機(jī)器人要做什么事情。通過(guò)編制不同的控制程序，機(jī)器人就可以執(zhí)行不同的任務(wù)。本課程中，我們所要學(xué)習(xí)和制作的對(duì)象是簡(jiǎn)易機(jī)器人，那么它們與正在各個(gè)領(lǐng)域中服務(wù)的實(shí)用機(jī)器人有什么不同呢？表1.2給出了一個(gè)簡(jiǎn)單的比較。表1.2簡(jiǎn)易機(jī)器人與實(shí)用機(jī)器人的對(duì)比與實(shí)用機(jī)器人相比，簡(jiǎn)易機(jī)器人“麻雀雖小，五臟俱全”，雖然它重量輕、體積小，在功能,結(jié)構(gòu)等方面相對(duì)十簡(jiǎn)單，但與實(shí)用機(jī)器人沒(méi)有本質(zhì)的差別。同學(xué)們，就讓我們從簡(jiǎn)易機(jī)器人入手來(lái)學(xué)習(xí)有關(guān)機(jī)器人的知識(shí)吧，在掌握了簡(jiǎn)易機(jī)器人的基本設(shè)計(jì)、制作和控制知識(shí)后制作更復(fù)雜的機(jī)器人就不再是遙不可及的事了。二、簡(jiǎn)易機(jī)器人制作的理念及方法為了開(kāi)展簡(jiǎn)易機(jī)器人制作活動(dòng)，需要一個(gè)開(kāi)發(fā)平臺(tái)。該平臺(tái)大致分為兩大部分：計(jì)算機(jī)平臺(tái)和簡(jiǎn)易機(jī)器人教具平臺(tái)(圖1.9)。通過(guò)不同途徑搭建教具平臺(tái)簡(jiǎn)易機(jī)器人教具平臺(tái)，就衍生出不同的簡(jiǎn)易機(jī)器人制作理念。圖1.9簡(jiǎn)易機(jī)器人開(kāi)發(fā)平臺(tái)1、零件拼裝法零件拼裝實(shí)際上體現(xiàn)了積木化、集成化的思想，連控制器都可以較方便地與機(jī)體連接。其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)器人拼裝零件種類多，開(kāi)放性強(qiáng)互換性高，同學(xué)們可以根據(jù)自己的創(chuàng)意靈活地搭建出各種機(jī)器人結(jié)構(gòu)，因此它是發(fā)達(dá)國(guó)家在教具和智能玩具產(chǎn)品里廣泛采用的方式。本教材也將重點(diǎn)介紹用零件拼裝方法制作簡(jiǎn)易機(jī)器人。2、部分零件自制法簡(jiǎn)易機(jī)器人的一小部分零件要求同學(xué)們自己動(dòng)手制作。自制零件的材料應(yīng)該很容易得到，所需要的工具比較簡(jiǎn)單，符合同學(xué)的技能水平，花費(fèi)的金錢(qián)和時(shí)間都比較合理。教材中的滅火風(fēng)扇、可伸縮毛巾架、球架、旋轉(zhuǎn)編碼器碼盤(pán)和一些簡(jiǎn)單小電路都是自制零件的例子同學(xué)們一定會(huì)發(fā)現(xiàn)親手制作這些零件非常有趣。3、玩具改裝法從市場(chǎng)上將玩具汽車、挖掘機(jī)等電動(dòng)玩具購(gòu)來(lái)，或者把自己家中的舊電動(dòng)玩具找出來(lái)，去掉原有的電路板，代之以單片機(jī)控制電路板，再對(duì)機(jī)械部分稍加改裝(也可以保留原來(lái)的電機(jī)和傳動(dòng)裝置)，并加裝幾個(gè)按鈕和傳感器，就能制作一個(gè)可編程的、單片機(jī)控制的簡(jiǎn)易機(jī)器人(圖1.10)。改裝前改裝后圖1.10玩具改裝機(jī)器人小車4、整機(jī)購(gòu)買(mǎi)法直接購(gòu)入簡(jiǎn)易機(jī)器人生產(chǎn)廠家或智能玩具公司的整機(jī)產(chǎn)品，基本不改裝或少量改裝機(jī)械部分，主