工業(yè)機(jī)器人核心零部件包括控制器、減速器、伺服系統(tǒng)。此三個(gè)裝置，決定了工業(yè)
機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)自動化的精密運(yùn)動，在一些生產(chǎn)環(huán)節(jié)中代替人力。這也意味著其質(zhì)量對最終產(chǎn)品的性能有著決定性影響，是國產(chǎn)化進(jìn)程的主攻方向。
控制器
控制器是決定機(jī)器人功能和性能的主要部分相當(dāng)于大腦，能控制
機(jī)器人在工作空間中的位置、姿態(tài)、軌跡、操作順序、運(yùn)動時(shí)間等。
控制器主要包括硬件和軟件兩部分。硬件部分是工業(yè)控制板卡，包括主控單元和部分信號處理電路。軟件部分主要包括底層操作系統(tǒng)、控制算法、二次擴(kuò)展開發(fā)等。
控制器接收來自傳感器的檢測信號，根據(jù)操作任務(wù)要求，經(jīng)過算法計(jì)算后發(fā)出指令信息，驅(qū)動機(jī)器人關(guān)節(jié)中的各個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人的精密控制。
控制系統(tǒng)的基本功能包括記憶、示教、坐標(biāo)設(shè)置、與外圍設(shè)備聯(lián)系、位置伺服、故障診斷及安全保護(hù)等等。
伺服系統(tǒng)
伺服系統(tǒng)是機(jī)器人的動力系統(tǒng)，相當(dāng)于“心臟”。伺服系統(tǒng)接收來自控制器的信息，并轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。
伺服系統(tǒng)由伺服驅(qū)動器、伺服電機(jī)、編碼器三部分組成。伺服驅(qū)動器將從控制器接收到的信息分解為單個(gè)自由度系統(tǒng)能夠執(zhí)行的命令，傳遞給伺服電機(jī)；伺服電機(jī)再將收到的電信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動控制對象；編碼器將電機(jī)的編碼信號反饋給控制器，很大程度上決定了伺服系統(tǒng)的精度。
當(dāng)前，工業(yè)機(jī)器人的伺服系統(tǒng)主要是電氣伺服系統(tǒng)中的交流伺服系統(tǒng)。按照功率大小，可以分為小型/中型/大型伺服系統(tǒng)。
減速器
減速器是控制機(jī)器人運(yùn)動的核心部件，相當(dāng)于“關(guān)節(jié)”。減速器是鏈接伺服系統(tǒng)和末端執(zhí)行器的中間裝置，能夠降低轉(zhuǎn)速、增大轉(zhuǎn)矩，從而驅(qū)動“關(guān)節(jié)”運(yùn)動。
減速器通過齒輪的嚙合，將電機(jī)的轉(zhuǎn)速減速到機(jī)器人各“關(guān)節(jié)”運(yùn)動實(shí)際需要的轉(zhuǎn)速，并輸出更大的轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動“關(guān)節(jié)”運(yùn)動。
工業(yè)機(jī)器人中的減速器主要是諧波減速器和RV減速器兩類。
根據(jù)GB/T 34897-2017《滾動軸承工業(yè)機(jī)器人RV減速器用精密軸承》[6]定義，RV減速器是傳統(tǒng)擺線針輪和行星齒輪傳動裝置的混合。RV減速器由多個(gè)高密度軸承和齒輪組成，應(yīng)用于重載機(jī)器人的全部關(guān)節(jié)，以及輕載機(jī)器人的部分關(guān)節(jié)，類似于“大臂”“肩膀”等位置。
根據(jù)GB/T 30819-2014《機(jī)器人用諧波齒輪減速器》[7]定義，諧波減速器由波發(fā)生器、柔輪、鋼輪三部分構(gòu)成。諧波減速器結(jié)構(gòu)簡單，一般應(yīng)用于輕載機(jī)器人的部分關(guān)節(jié)中，類似于“前臂”“手腕”等位置。
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