【正文】 覺的研究尚處于探索階段，特別是視覺，要求靈敏度高的視覺裝置且可對圖象處理和識別能力。 ? 組合控制系統(tǒng)：它兼有程序控制和自適應(yīng)控制兩種功能，它具有利用已知的基本上由工作性質(zhì)和環(huán)境條件決定的信息實現(xiàn)程序控制，還可以在執(zhí)行過程中根據(jù)工作條件的變化而改變控制過程并保證最佳的控制品質(zhì)。所以，這是應(yīng)用最廣的控制系統(tǒng)。 ? （ 2）、按控制系統(tǒng)的信號形式分類：可分為連續(xù)控制系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)。連續(xù)控制系統(tǒng)貫穿系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的輸入 /輸出信號量是時間的連續(xù)函數(shù)。離散控制系統(tǒng)全部或部分信號是以離散形式出現(xiàn)和產(chǎn)生所需要的控制。通常系統(tǒng)既有連續(xù)又有離散的信息，根據(jù)一個一定的閥值來進(jìn)行兩類信號的轉(zhuǎn)換實現(xiàn)這種控制。 ? 例如： ? a弧焊控制：對焊接電流的控制是連續(xù)控制，當(dāng)發(fā)生短路時，立刻切斷電源這又是離散控制。 ? b生產(chǎn)線加工部件由傳送帶送到固定加工位置，同時發(fā)出到位信號，用來啟動機(jī)器人控制程序的連續(xù)控制，從而由離散到連續(xù)。一般離散信號是繼電器的動作，脈沖或數(shù)字信號。 ? （ 3）、根據(jù)控制機(jī)器人的數(shù)目分類：可分為單機(jī)系統(tǒng)和群控系統(tǒng)。 ? 單機(jī)就是指控制系統(tǒng)僅對本機(jī)進(jìn)行自主的控制。集中或分散的或兩者結(jié)合的，同時控制多個機(jī)器人的控制系統(tǒng)稱之為群控系統(tǒng)。群控系統(tǒng)也容許每個機(jī)器人有自己獨立的控制系統(tǒng)，但每一個機(jī)器人的控制系統(tǒng)要接受總的控制系統(tǒng)的命令，或在系統(tǒng)之間有通信，以便能使所有機(jī)器人協(xié)調(diào)工作。 ? 實際上群控系統(tǒng)是一個多級系統(tǒng)，每一級系統(tǒng)或者模塊要接受上一級系統(tǒng)下達(dá)的指令與任務(wù)命令，使本級機(jī)器人執(zhí)行上述的命令，并要向上一級反饋執(zhí)行的結(jié)果的信息。 ? （ 4）、按人機(jī)關(guān)系分類：自動控制系統(tǒng)完全自治操作，操作人員不必干予。但有一些系統(tǒng)要求部分控制功能由操作人員來完成。 ? 控制機(jī)械手執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運動位置，并隨時將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定的精度達(dá)到設(shè)定位置。位置檢測裝置實時檢測機(jī)器人的運動及工作情況，根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng)，與設(shè)定信息進(jìn)行比較后，對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以保證機(jī)器人的動作符合預(yù)定的要求。作為檢測裝置的傳感器大致可以分為兩類：一類是內(nèi)部信息傳感器，用于檢測機(jī)器人各部分的內(nèi)部狀況，如各關(guān)節(jié)的位置、速度、加速度等，并將所測得的信息作為反饋信號送至控制器，形成閉環(huán)控制。一類是外部信息傳感器，用于獲取有關(guān)機(jī)器人的作業(yè)對象及外界環(huán)境等方面的信息，以使機(jī)器人的動作能適應(yīng)外界情況的變化，使之達(dá)到更高層次的自動化，甚至使機(jī)器人具有某種“感覺”，向智能化發(fā)展，例如視覺、聲覺等外部傳感器給出工作對象、工作環(huán)境的有關(guān)信息，利用這些信息構(gòu)成一個大的反饋回路，從而將大大提高機(jī)器人的工作精度。 ? （ 1）伺服系統(tǒng)的作用 ? 一是以小功率指令信號去控制大功率負(fù)載；二是在沒有機(jī)械連接的情況下，由輸入軸控制位于遠(yuǎn)處的輸出軸，實現(xiàn)遠(yuǎn)距同步傳動；三是使輸出機(jī)械位移精確地跟蹤 電信號 ，如記錄和指示儀表等。 ? （ 2）伺服系統(tǒng)分類 ? 從系統(tǒng)組成元件的性質(zhì)來看，有電氣伺服系統(tǒng)、 液壓伺服系統(tǒng) 和電氣 液壓伺服系統(tǒng)及電氣 電氣伺服系統(tǒng)等。 ? 從系統(tǒng)輸出量的物理性質(zhì)來看，有速度或加速度伺服系統(tǒng)和 位置伺服系統(tǒng) 等； ? 從系統(tǒng)中所包含的元件特性和信號作用特點來看，有模擬式伺服系統(tǒng)和數(shù)字式伺服系統(tǒng)； ? 從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點來看，有單回伺服系統(tǒng)、多回伺服系統(tǒng)和開環(huán)伺服系統(tǒng)、 閉環(huán) 伺服系統(tǒng)。 ? 伺服系統(tǒng)按其驅(qū)動元件劃分，有步進(jìn)式伺服系統(tǒng)、 直流電動機(jī) （簡稱直流電機(jī)）伺服系統(tǒng)、 交流電動機(jī) （簡稱 交流電機(jī) ）伺服系統(tǒng)。 ? 按控制方式劃分，有開環(huán)伺服系統(tǒng)、 閉環(huán)伺服系統(tǒng) 和半閉環(huán)伺服系統(tǒng)等。 ? （ 3）伺服系統(tǒng)基本要求 ? 對伺服系統(tǒng)的基本要求有穩(wěn)定性、精度和快速響應(yīng)性。 ? 穩(wěn)定性好：作用在系統(tǒng)上的擾動消失后，系統(tǒng)能夠恢復(fù)到原來的穩(wěn)定狀態(tài)下運行或者在輸入指令信號作用下，系統(tǒng)能夠達(dá)到新的穩(wěn)定運行狀態(tài)的能力，在給定輸入或外界干擾作用下，能在短暫的調(diào)節(jié)過程后到達(dá)新的或者回復(fù)到原有平衡狀態(tài)； ? 精度高：伺服系統(tǒng)的精度是指輸出量能跟隨輸入量的精確程度。 ? 快速響應(yīng)性好：有兩方面含義，一是指動態(tài)響應(yīng)過程中，輸出量隨輸入指令信號變化的迅速程度，二是指動態(tài)響應(yīng)過程結(jié)束的迅速程度?？焖夙憫?yīng)性是伺服系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)的標(biāo)志之一，即要求跟蹤指令信號的響應(yīng)要快，一方面要求過渡過程時間短，一般在 200ms以內(nèi)，甚至小于幾十毫秒；另一方面，為滿足超調(diào)要求，要求過渡過程的前沿陡，即 上升率 要大。 ? 節(jié)能高：由于伺服系統(tǒng)的快速相應(yīng)，能夠根據(jù)自身的需要對供給進(jìn)行快速的調(diào)整，能夠有效提高機(jī)器人的電能的利用率，從而達(dá)到高效節(jié)能。 ? （ 4）伺服系統(tǒng)的組成 ? 伺服系統(tǒng)主要由三部分組成：控制器，功率驅(qū)動裝置，反饋裝置和電動機(jī)?？刂破靼凑諜C(jī)器人系統(tǒng)的給定值和通過反饋裝置檢測的實際運行值的差，調(diào)節(jié)控制量；功率驅(qū)動裝置作為系統(tǒng)的主回路，一方面按控制量的大小將電網(wǎng)中的電能作用到電動機(jī)之上，調(diào)節(jié)電動機(jī) 轉(zhuǎn)矩 的大小，另一方面按電動機(jī)的要求把恒壓恒頻的電網(wǎng)供電轉(zhuǎn)換為電動機(jī)所需的交流電或 直流電 ；電動機(jī)則按供電大小拖動機(jī)械運轉(zhuǎn)。 8．機(jī)器人傳動系統(tǒng) ? （１）驅(qū)動器與傳動裝置的連接 ? 機(jī)器人操作機(jī)有兩種運動關(guān)節(jié) —— 轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)和移（直）動關(guān)節(jié)。對電動系統(tǒng)來說，常見的驅(qū)動 — 傳動形式如圖 114所示。 ? a一轉(zhuǎn)動系統(tǒng) b一移（直）動系統(tǒng) ? 1一碼盤 2一測速機(jī) 3一電機(jī) 4一聯(lián)軸器 5— 傳動裝量 6一轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié) 7一桿 ? 8一電機(jī) 9一聯(lián)軸器 10一螺旋副 11— 移動關(guān)節(jié)， 12一電位器（或光柵尺） 圖 114 驅(qū)動 傳動系統(tǒng)的組成 ? 在系統(tǒng)中，驅(qū)動器通過聯(lián)軸器帶動傳動裝置 (一般為減速器 )，再通過關(guān)節(jié)軸帶動桿件運動。為了進(jìn)行使置和速度控制，驅(qū)動系統(tǒng)中還包括位置和速度檢測元件。檢測元件類型很多，但都要求有合適的精度、連接方式以及有利于控制的輸出方式。對于伺服電機(jī)，檢測元件常與電機(jī)直接相聯(lián)；對于液壓驅(qū)動，則常通過聯(lián)軸器或銷軸與被驅(qū)動的桿件相聯(lián)。 （２）機(jī)器人專用減速器 ? １）諧波傳動 ? 諧波傳動是利用一個構(gòu)件的可控制的彈性變形來實現(xiàn)機(jī)械運動的傳遞。諧波傳動通常由三個基本構(gòu)件 (俗稱三大件 )組成，如圖 115所示，包括一個有內(nèi)齒的剛輪，一個工作時可產(chǎn)生徑向彈性變形并帶有外齒的柔輪和一個裝在柔輪內(nèi)部、呈橢圓形、外圈帶有滾動軸承的波發(fā)生器。柔輪的外齒 Zg少于剛輪的內(nèi)齒 Zb。在波發(fā)生器轉(zhuǎn)動時，相應(yīng)于長軸方向的柔輪外齒正好完全嚙入剛輪的內(nèi)齒；在短軸方向，則外齒全脫開內(nèi)齒。當(dāng)剛輪固定，波發(fā)生器轉(zhuǎn)動時，柔輪的外齒將依次嚙入和嚙出剛輪的內(nèi)齒，柔輪齒圈上的任一點的徑向位移將呈近似于余弦波形的變化，所以這種傳動稱作諧波傳動。 圖 115 諧波傳動 ? 可以看出，由于 Zg＜ Zb，故當(dāng)波發(fā)生器轉(zhuǎn)過一周時，柔輪相對剛輪反方向轉(zhuǎn)過△ Z／ Zg周 (△ Z＝ Zg— Zb)。如果波發(fā)生器與主動軸 (電機(jī) )相聯(lián)，柔輪與從動軸相連，在剛輪固定時，就可得到減速比為 i＝△ Z／ Zg的減速傳動，由于△ Z很小 (通常為 2， 4)，故 i很大，一般為50~300，減速效果可與少齒行星傳動相媲美。 ? 若柔輪固定，剛輪主動，則波發(fā)生器可得到 i＝ Zb／△ Z的同向增速運動。同樣，若剛輪固定，柔輪主動，波發(fā)生器也可得到增速運動，但增速運動常需一個最小的轉(zhuǎn)動力矩。這一轉(zhuǎn)矩與構(gòu)件之間的摩擦以及三大件和輪齒的幾何參數(shù)有關(guān)。只有參數(shù)適當(dāng)，且很好地跑合之后才能降低這一轉(zhuǎn)矩。對于手把手示教的機(jī)器人，必須充分注意這一特性，如果最小的反力距太大，就很難實現(xiàn)手把手示教。 ? 在商品化生產(chǎn)中，還有用三大件制成的各類減速器，有單級、雙級；臥式、立式等，供設(shè)計者選用。 ? 與一股齒輪傳動相比，諧波傳動有如下主要特點。 ? 傳動比大，單叔傳動比可為 50~300，雙級傳動比可達(dá) 2 106。 ? ②傳動乎穩(wěn)，承載能力高。在傳動時同時參與嚙合的齒數(shù)多，故傳動平穩(wěn)，承載能力高，傳遞單位扭矩的體積和重量小。在相同的工作條件下，體積可減小 20~50％。 ? ③齒面磨損小而均勻，傳動效率高。若正確選擇嚙合參數(shù)，則齒面的相對滑動速度很低，因此磨損小、效率高。當(dāng)結(jié)構(gòu)合理，潤滑良好時，對 i＝ 100的傳動，效率 η可達(dá) ；對 i＝ 75的傳動，效率 η可達(dá) 。傳動效率隨著扭矩的增加而增加。而當(dāng)傳遞的扭矩比額定值小 20％時，效率很快降低。 ? ④傳動精度高。在制造精度相同的情況下，諧波傳動的精度可比普通齒輪傳動高一級。若齒面經(jīng)過很好的研磨，則諧波齒輪傳動的傳動精度要比普通齒輪傳動高 4倍。 ? ⑤回差小。精密諧波傳動的回差一般可小于 3’~1’，甚至可以實現(xiàn)無回差傳動。 ? ⑥可以通過密封壁傳遞運動。當(dāng)采用長杯式柔輪固定傳動時，可實現(xiàn)向密封箱內(nèi)傳遞運動，這是其他傳動機(jī)構(gòu)很難實現(xiàn)的。 ? ⑦諧波傳動不能獲得中間輸出，并且杯式柔輪剛度較低。 2） RV擺線針輪傳動 ? RV減速機(jī)由一個行星齒輪減速機(jī)的前級和一個擺線針輪減速機(jī)的后級組成， RV減速器具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比大，以及在一定條件下具有自鎖功能的傳動機(jī)械，是最常用的減速機(jī)之一而且振動小，噪音低，能耗低。如圖 117所示。 RV傳動是新興起的一種傳動，它是在傳統(tǒng)針擺行星傳動的基礎(chǔ)上發(fā)展出來的，不僅克服了一般針擺傳動的缺點，而且因為具有體積小、重量輕、傳動比范圍大、壽命長、精度保持穩(wěn)定、效率高、傳動平穩(wěn)等一系列優(yōu)點。日益受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。 RV減速器是由擺線針輪和行星支架組成以其體積小，抗沖擊力強(qiáng)，扭矩大，定位精度高，振動小，減速比大等諸多優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人，機(jī)床，醫(yī)療檢測設(shè)備，衛(wèi)星接收系