Aus architektonischer Sicht lässt sich der Roboter in drei Teile und sechs Systeme unterteilen: den mechanischen Teil (zur Ausführung verschiedener Aktionen), den Sensorteil (zur Wahrnehmung interner und externer Informationen) und den Steuerungsteil (zur Steuerung verschiedener Aktionen des Roboters). Die sechs Systeme sind: Mensch-Computer-Interaktionssystem, Steuerungssystem, Antriebssystem, mechanisches Mechanismussystem, Sensorsystem und Roboter-Umwelt-Interaktionssystem.
(1) Antriebssystem
Damit der Roboter läuft, muss für jedes Gelenk, also jeden Bewegungsfreiheitsgrad, ein Getriebe installiert werden, das als Antriebssystem dient. Das Antriebssystem kann hydraulisch, pneumatisch, elektrisch oder durch eine Kombination dieser Systeme erfolgen; es kann sich um einen Direktantrieb oder einen indirekten Antrieb über mechanische Übertragungsmechanismen wie Zahnriemen, Ketten, Räderwerke und Schwinggetriebe handeln. Aufgrund der Einschränkungen pneumatischer und hydraulischer Antriebe spielen sie, außer in Sonderfällen, keine dominierende Rolle mehr. Mit der Entwicklung elektrischer Servomotoren und der Steuerungstechnik werden Industrieroboter hauptsächlich von Servomotoren angetrieben.
(2) Mechanisches Struktursystem
Das mechanische Struktursystem eines Industrieroboters besteht aus drei Teilen: einer Basis, einem Arm und einem Endeffektor. Jedes Teil verfügt über mehrere Freiheitsgrade und bildet so ein mechanisches System mit mehreren Freiheitsgraden. Ist die Basis mit einem Gehmechanismus ausgestattet, entsteht ein Gehroboter; verfügt die Basis nicht über einen Geh- und Hüftdrehmechanismus, entsteht ein einzelner Roboterarm. Der Arm besteht in der Regel aus Oberarm, Unterarm und Handgelenk. Der Endeffektor ist ein wichtiges Bauteil, das direkt am Handgelenk montiert ist. Dabei kann es sich um einen Zwei- oder Mehrfingergreifer, eine Farbspritzpistole, Schweißwerkzeuge und andere Werkzeuge handeln.
(3) Sensorisches System
Das Sensorsystem besteht aus internen und externen Sensormodulen, um aussagekräftige Informationen über den Zustand der inneren und äußeren Umgebung zu gewinnen. Der Einsatz intelligenter Sensoren verbessert die Mobilität, Anpassungsfähigkeit und Intelligenz von Robotern. Das menschliche Sensorsystem ist äußerst geschickt in der Wahrnehmung von Informationen der Außenwelt. Für einige spezielle Informationen sind Sensoren jedoch effektiver als das menschliche Sensorsystem.
(4) RoboterumgebungInteraktionssystem
Das Roboter-Umwelt-Interaktionssystem ermöglicht die gegenseitige Verbindung und Koordination zwischen Industrierobotern und Geräten in der Umgebung. Industrieroboter und externe Geräte werden in eine Funktionseinheit integriert, beispielsweise in Verarbeitungs- und Fertigungseinheiten, Schweißeinheiten, Montageeinheiten usw. Selbstverständlich können auch mehrere Roboter, mehrere Werkzeugmaschinen oder Geräte, mehrere Teilelager usw. in eine Funktionseinheit integriert werden, um komplexe Aufgaben zu erfüllen.
(5) Mensch-Computer-Interaktionssystem
Das Mensch-Computer-Interaktionssystem ist ein Gerät, das es dem Bediener ermöglicht, an der Steuerung des Roboters teilzunehmen und mit dem Roboter zu kommunizieren, beispielsweise das Standardterminal des Computers, die Befehlskonsole, die Informationsanzeigetafel, der Gefahrensignalalarm usw. Das System kann in zwei Kategorien zusammengefasst werden: Gerät zur Befehlseingabe und Gerät zur Informationsanzeige.
Die Aufgabe des Steuerungssystems besteht darin, den Aktuator des Roboters so zu steuern, dass er die vorgeschriebene Bewegung und Funktion gemäß dem Betriebsprogramm des Roboters und dem vom Sensor zurückgesendeten Signal ausführt. Verfügt der Industrieroboter nicht über eine Informationsrückmeldung, handelt es sich um ein offenes Steuerungssystem; verfügt er über eine Informationsrückmeldung, handelt es sich um ein geschlossenes Steuerungssystem. Je nach Steuerungsprinzip kann das Steuerungssystem in programmgesteuerte, adaptive und KI-gesteuerte Steuerungssysteme unterteilt werden. Je nach Art der Bewegungssteuerung kann das Steuerungssystem in Punktsteuerung und Bahnsteuerung unterteilt werden.
Veröffentlichungszeit: 15. Dezember 2022
