Каковы основные части робота?

1. Источник питания

1.1 Аккумуляторы

• Литий-ионные аккумуляторы: Они широко используются в портативных роботах благодаря высокой плотности энергии, длительному сроку службы и относительно низкой скорости саморазряда. Например, многие потребительские роботы, такие как роботы-пылесосы и дроны, используют литий-ионные аккумуляторы для питания.

• Никель-металл-гидридные (NiMH) аккумуляторы: NiMH аккумуляторы обеспечивают хороший баланс между стоимостью и производительностью. Они часто используются в роботах среднего размера, где требуется умеренное количество энергии в течение длительного периода.

• Свинцово-кислотные аккумуляторы: Хотя они тяжелее и менее энергоемкие, чем литий-ионные и NiMH аккумуляторы, свинцово-кислотные аккумуляторы все еще используются в некоторых крупных промышленных роботах из-за их низкой стоимости и способности обеспечивать высокие токи.

1.2 Внешний источник питания

• Некоторые роботы, особенно те, которые находятся в стационарных промышленных условиях, подключены к внешнему источнику питания. Это обеспечивает непрерывный и стабильный источник питания, исключая необходимость перезарядки или замены аккумуляторов. Например, роботизированные манипуляторы на производственных предприятиях часто питаются от внешней электрической сети.

2. Приводы

2.1 Электродвигатели

• Двигатели постоянного тока: Двигатели постоянного тока (DC) - это простые и экономичные приводы, обычно используемые в роботах малого и среднего размера. Они обеспечивают хорошее управление скоростью и легко взаимодействуют с микроконтроллерами. Например, колеса роботизированного автомобиля часто приводятся в движение двигателями постоянного тока.

• Двигатели переменного тока: Двигатели переменного тока (AC) более подходят для мощных применений и обычно встречаются в крупных промышленных роботах. Они обеспечивают высокий крутящий момент и могут работать на высоких скоростях, что делает их идеальными для таких задач, как подъем тяжелых предметов.

• Шаговые двигатели: Шаговые двигатели перемещаются дискретными шагами, обеспечивая точное позиционирование. Они широко используются в приложениях, где требуется точное перемещение, например, в 3D-принтерах и станках с ЧПУ.

2.2 Пневматические приводы

• Пневматические приводы используют сжатый воздух для создания движения. Они известны своим высоким соотношением силы к весу и быстрым временем отклика. Пневматические цилиндры обычно используются в промышленных роботах для таких задач, как захват и подъем объектов.

2.3 Гидравлические приводы

• Гидравлические приводы используют жидкость под давлением для создания линейного или вращательного движения. Они способны генерировать очень большие силы и часто используются в тяжелых промышленных роботах, таких как те, которые используются в строительстве и горнодобывающей промышленности.

3. Датчики

3.1 Датчики приближения

• Инфракрасные (ИК) датчики: ИК-датчики обнаруживают наличие объектов, излучая инфракрасный свет и измеряя отраженный свет. Они обычно используются в роботах для обхода препятствий и навигации. Например, робот-пылесос использует ИК-датчики для обнаружения стен и мебели.

• Ультразвуковые датчики: Ультразвуковые датчики работают, излучая высокочастотные звуковые волны и измеряя время, которое требуется волнам, чтобы отразиться от объекта. Они полезны для измерения расстояний и обнаружения объектов в широком диапазоне сред, включая темные или пыльные области.

3.2 Датчики технического зрения

• Камеры: Камеры необходимы для роботов, которым необходимо визуально воспринимать окружающую среду. Они могут использоваться для таких задач, как распознавание объектов, распознавание лиц и навигация. Например, автономные дроны используют камеры для захвата изображений окружающей среды и принятия решений на основе визуальных данных.

• Lidar датчики: Lidar (Light Detection and Ranging) датчики используют лазерные лучи для создания 3D-карты окружающей среды. Они широко используются в автономных транспортных средствах и роботах для навигации и обнаружения препятствий, обеспечивая высокоточные измерения расстояния.

3.3 Датчики силы и крутящего момента

• Датчики силы и крутящего момента измеряют величину силы или крутящего момента, приложенного к исполнительному органу или соединениям робота. Они имеют решающее значение для задач, требующих точного управления силой, таких как сборочные операции и роботизированная хирургия. Например, роботизированный манипулятор, используемый в производстве, может использовать датчики силы, чтобы убедиться, что он прикладывает правильное количество силы при сборке компонентов.

4. Контроллер

4.1 Микроконтроллеры

• Микроконтроллеры - это небольшие интегральные схемы, которые содержат процессор, память и порты ввода/вывода (I/O). Они являются «мозгом» многих роботов малого и среднего размера, отвечают за обработку данных с датчиков, принятие решений и управление приводами. Например, микроконтроллер Arduino можно использовать для управления движением простого роботизированного манипулятора.

4.2 Программируемые логические контроллеры (ПЛК)

• ПЛК - это контроллеры промышленного класса, предназначенные для использования в суровых условиях. Они обычно используются в крупномасштабных промышленных роботах и системах автоматизации, обеспечивая надежное управление в реальном времени. ПЛК можно запрограммировать для выполнения сложных последовательностей операций и обмена данными с другими устройствами в системе.

4.3 Компьютерные контроллеры

• Для более продвинутых роботов, таких как автономные транспортные средства и человекоподобные роботы, часто используются компьютерные контроллеры. Эти контроллеры обычно состоят из высокопроизводительного компьютера со специализированным программным обеспечением для восприятия, планирования и управления. Они могут обрабатывать большие объемы данных с нескольких датчиков и принимать сложные решения в реальном времени.

5. Исполнительный орган

5.1 Захваты

• Параллельные захваты: Параллельные захваты являются наиболее распространенным типом исполнительного органа, используемого в промышленных роботах. Они состоят из двух челюстей, которые движутся параллельно, чтобы захватывать объекты различных форм и размеров.

• Захваты с присосками: Захваты с присосками используют вакуумное давление для прикрепления к объектам. Они подходят для работы с плоскими или гладкими поверхностями, такими как стеклянные листы или электронные компоненты.

5.2 Инструменты

• В зависимости от применения роботы могут быть оснащены различными инструментами в качестве исполнительных органов. Например, роботизированный манипулятор, используемый при сварке, может иметь сварочную горелку в качестве исполнительного органа, а робот, используемый при покраске, может иметь распылитель краски.

6. Шасси или корпус

6.1 Структурный каркас

• Шасси или корпус робота обеспечивает структурную поддержку для всех остальных компонентов. Он должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать силы и крутящие моменты, создаваемые приводами, и вес полезной нагрузки. В промышленных роботах шасси часто изготавливается из стали или алюминия из-за его прочности и долговечности.

6.2 Компоненты мобильности (для мобильных роботов)

• Колеса: Колеса являются наиболее распространенным компонентом мобильности для наземных роботов. Они бывают разных типов, таких как фиксированные колеса, поворотные колеса и колеса Omni, каждый из которых предлагает разные уровни маневренности.

• Гусеницы: Гусеницы используются в роботах, которым необходимо работать на пересеченной или неровной местности. Они обеспечивают лучшее сцепление и устойчивость по сравнению с колесами, что делает их подходящими для таких применений, как военные роботы и сельскохозяйственные роботы.

• Ноги: Шагающие роботы, такие как человекоподобные роботы и четвероногие роботы, используют ноги для передвижения. Ноги позволяют роботам перемещаться в сложных условиях и выполнять задачи, которые сложны для колесных или гусеничных роботов, такие как подъем по лестнице.

•