文档介绍：基本原理
伺服机构
日本工业标准将伺服机构定义为:“控制变量为机械位置和角度的自动控制机构”,控制被定义为:“为实现特定目的而在系统中增加操作”。自动控制主要分为后向反馈控制、前向反馈控制和连续控制。伺服机构是一种后向反馈控制,广泛应用于机械电子和机器人中。
基本组成
机械手
机械手的结构  机械手有许多个一端自由一端固定的链接机构,其若干机构为开环结构。机械手的链接机构虽比较灵活,但它不能承担重物。任一机械手只要具有足够的操作空间和自由度,它就能正常工作。机械手的结构和组成应在对工作目标特性进行研究的基础上确定。
机械手的控制  当机械手末端的起始点和目标位置之间没有障碍物时,机械手的轨迹作用不大,这时没有必要考虑旋转速度。不必预测机械手轨迹的情况叫做点对点(PTP)控制。而在生物生产系统中,大部分情况需要设定机械手的运动轨迹,因为目标周围可能有茎、叶等。连续路径(CP)控制通过调速实现,主要用于确定运动轨迹的情况()。
图 PTP和CP控制
没有机械手的机器人  谷物、干草收获机器人和耕地机器人不需要机械手之类的链接机构。在这些操作中,需要较大的功率。但由于机械手只有几个关节和一点固定点,因而,机械手末端不能处理重物,不能输出大功率,也不同高速运作。因此这些机械装置不必安装机械手。
末端执行器
末端执行器的结构  末端执行器安装在机械手末端,具有与人手类似的功能。末端执行器因作业对象不同,构造也不同,有手指、吸引垫、针、喷嘴、刀片等。另一方面,末端执行器直接与作业对象接触,能影响产品的市场价值。末端执行器应考虑生物物料的某一性质,且针对某一特定用途进行设计。
末端执行器的传感器 末端执行器通常需要外部和内部传感器一起处理作业对象的不可预测的物理特性。某一传感器可帮助其他传感器补偿测量误差。触觉传感器和接近传感器是末端执行器中最重要的传感器。
传感器
生物生产机器人的传感器  内部传感器是每个机器人必需的,有些机器人可能不要外部传感器。后一种机器人的工作环境是固定的,其工作对象是标准化和统一化的。外部传感器主要用于生物生产机器人,因为其工作对象的光学特性、形态特性和环境条件特殊且变化不一。
传感器的分类  主要分为视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉传感器。视觉搜集的信息占所有传感器采集信息的90%以上。听觉传感器在生物生产机器人中较少用到,但它在操作人员和机器人之间的交流界面,以及检查机器时必不可少。嗅觉和味觉主要用于评价生物物料的质量和成熟度。触觉传感器在机器人用末端执行器处理工作对象时是必不可少的。另外,机器人还有接近传感器。
传感器的联合  传感器获得的信息应组合起来以提高它们的用途。如物体的三维信息不能仅靠一个TV照相机的视觉传感器精确测定。联合的传感器信息能指导机器人,即使有时视觉传感器获得的深度信息不精确。某些操作中,生物生产机器人的传感器不必精确获取对象的信息。传感器的功能和分辨率应根据执行的动作、工作目标性质和其他传感器可获得的信息确定。
未来的传感器  大部分外部传感器用于移动的机械手