文|伯朗特机器人

在现代制造业的舞台上，智慧工厂、全自动生产线、黑灯工厂等先进生产模式正逐渐成为主流。在这些场景中，工业机器人如同闪耀的明星，逐渐取代了人类在生产一线的部分工作，成为制造业的关键力量。这些能够进行自动化焊接、喷涂、搬运、分拣、码垛等操作的智能机械，看似复杂得令人望而却步，但实际上——

工业机器人的核心组成可以归结为三个主要系统：机械结构系统（机器人本体）、驱动系统和控制系统。

机械结构系统是工业机器人的物理基础，就像人体的骨架一样，它为机器人提供了支撑和运动的可能。这一系统涵盖了机身、手臂、手腕和末端执行器等部件。机身作为基础，承载着整个机器人的重量；手臂如同人的臂膀，负责伸展和抓取；手腕则赋予了末端执行器灵活的姿态调整能力；末端执行器就像人的手，直接与作业对象接触，完成如焊接、喷涂等具体操作。

驱动系统是工业机器人的“心脏”，负责为机械结构提供动力。常见的驱动方式包括电动驱动（如伺服电机）、液压驱动和气动驱动等。作为机器人生产厂家，以伯朗特机器人为例，我们采用的是电动驱动方式，其中以伺服驱动为主。这种驱动方式具有精度高、响应快等优点。

在具体的驱动结构上，伯朗特机器人由电机及减速机组成。电机采用绝对值的伺服电机，这种电机能够精确地控制旋转角度，确保机器人运动的准确性。减速机有RV减速机和谐波减速机两类，它们在电机与机械结构之间起到了传递动力和降低转速的作用。电机与减速机一般使用减速机轴或波发生器连接，这种连接方式能够保证动力传输的高效性和稳定性。

与其他驱动方式相比，电动驱动在工业机器人领域应用广泛。液压驱动虽然能够提供较大的动力，但存在着液压油泄漏和维护成本高的问题；气动驱动则在精度和力量控制上相对较弱。而电动驱动在满足工业机器人动力需求的同时，能够更好地实现精确控制和节能环保。

控制系统是工业机器人的“大脑”，负责接收指令并控制驱动系统和机械结构的运动。控制系统通常包括计算机或高性能芯片（如DSP、FPGA、ARM等），能够实现对机器人运动轨迹的精确控制。控制系统还可以根据反馈信号进行实时调整，以确保机器人在复杂环境中的稳定性和可靠性。

还是以伯朗特机器人的控制系统为例，控制系统的组成包括：

1. 机器人系统主机：控制系统的中央处理单元，调度指挥机构。

2. 示教器：示教机器人的工作轨迹和参数设定，及所有交互操作，具备独立的存储单元。

3. 操作面板：一般由按键或按钮、指示灯等基础元件组成，完成基础的功能操作或启停。

4. 信号接口（IO 模块）：与外部设备或工作站交互的 IO 接口。

5. 模拟量输出接口：各种状态和控制命令的输入输出扣。

6. 伺服模块（伺服驱动器）：为伺服电机提供驱动电源，并控制伺服电机发送和接受位置指令。

7. 网络接口：①CAN 口：通过 CAN 通讯实现多机联机。②Ethernet 接口：可以通过以太网实现多台或单台机器人直接与 PC 通讯，支持 TCP/IP 通讯协议。

8. 通信接口：实现机器人与其他设备信息交互，一般有串行接口。

伯朗特机器人的控制系统具备以下重要功能：

•记忆功能

能够存储机器参数和运行参数，如机器人各轴的角度、速度等。

对运动轨迹、方式和速度进行存储，方便重复操作。

保存生产工艺有关信息，确保生产过程的一致性。

•示教功能

支持现场本机直接示教，操作人员可以手动引导机器人完成工作轨迹，控制系统自动记录轨迹数据。

离线示教功能允许操作人员在计算机上进行编程，然后将程序传输到机器人中，提高编程效率。

•联机功能

通过 IO 接口、网络接口、通信接口和数字接口，实现机器人与外部设备的无缝连接和协同工作。

•多轴伺服控制功能

实现多轴联动或单动控制，确保机器人能够按照预设的轨迹精确运动。

速度和加速度控制功能，使机器人能够根据不同的工作需求进行灵活调整。

动态补偿功能能够对机器人在运动过程中的误差进行实时修正，提高工作精度。

•安全保护功能

操作人员可以自定义安全区域，当机器人进入这些区域时，控制系统会自动减速或停止，避免碰撞事故。

还可以自由增加运动区域保护功能，确保机器人在规定的工作范围内安全运行。

•坐标系功能

具备关节、绝对（直角或世界）、工具、用户等坐标系，其中工具、用户坐标系可由操作人员根据实际工作需求进行自定义，方便编程和操作。

•故障诊断功能

能够实时监视系统运行状态，当出现故障时，控制系统能够自动进行诊断，并及时发出警告，提示操作人员进行维修，减少停机时间。

工业机器人的这三大系统紧密协作，机械结构系统提供了运动的基础，驱动系统赋予其动力，控制系统则精确地指挥和协调。正是这种协同工作，使得工业机器人能够在复杂多变的工业环境中高效、安全地执行任务，成为现代制造业不可或缺的生产工具。