Конструкция промышленного робота имеет три базовых компонента. Это механическая система, информационно-сенсорная система и система управления. Механическая часть промышленного робота представляет собой манипулятор, предназначенный для выполнения двигательных функций. Чаще всего функции манипулятора аналогичны функциям руки человека при перемещении объектов в пространстве. Большая часть промышленных роботов имеет один манипулятор, однако возможны модели с двумя манипуляторами (например, ABB YUMI).
Исполнительный механизм промышленного робота представляет собой открытую кинематическую цепь, звенья которой последовательно соединены между собой поступательными или вращательными сочленениями. Число степеней подвижности робота манипулятора определяется сочетанием и взаимным расположением звеньев и сочленений. Первые три сочленения предназначены для вывода рабочего органа в заданное положение (транспортные или переносные степени свободы), остальные степени свободы отвечают за ориентацию в пространстве рабочего органа (ориентирующие степени свободы). Для увеличения рабочей зоны промышленные роботы могут устанавливаться на рельсы или подвижную каретку для передвижения по напольной колее или вдоль подвесных направляющих.
Устройство промышленного робота будет неполным без описания его рабочего органа. Рабочий орган промышленного робота закрепляется на конце манипулятора. Это может быть схват или иной технологический инструмент. Наиболее универсальным рабочим инструментом промышленного робота является схват, предназначенный для захватывания и удержания различных объектов. Конструктивно схваты могут быть выполнены в виде механических пальцев, с пневматической присоской, в виде крюков, черпаков, совков и т.п.
Для приведения в движение звеньев манипулятора используются электрические, гидравлические или пневматические приводы.
Информационно-сенсорная система промышленного робота представляет собой набор датчиков, а также измерительных и вычислительных средств. Все датчики промышленных роботов могут быть разделены на две большие группы:
внутренние датчики (кинестетические датчики), предназначенные для получения информации о координатах и усилиях в сочленениях манипулятора:
- датчики линейных и угловых перемещений (потенциометры, сельсины, индуктосины, фотоэлектрические преобразователи и др.);
-
датчики линейных и угловых скоростей (тахогенераторы, струйные и фотоэлектрические датчики, импульсные генераторы и др.);
-
измерители сил и моментов в сочленениях (тензодатчики, пьезоэлектрические датчики и др.).
внешние датчики, предназначенные для получения информации и внешней среде:
-
визуальные датчики (наиболее распространенные) предназначены для получения информации о геометрических и физических характеристиках объектов;
-
тактильные датчики срабатывают при контакте манипулятора с другими объектами;
-
акустические датчики, принимающие звуковые сигналы и определяющие наличие изъянов и трещин в материалах;
-
локационные датчики;
-
температурные датчики;
-
химические датчики.
Системы управления промышленного робота прошли путь от роботов первого поколения с программным управлением до современных роботов третьего поколения с интеллектуальным управлением. Роботы первого поколения предназначены для выполнения жестко запрограммированной последовательности операций, составленной в соответствии с тем или иным технологическим процессом. Роботы второго поколения с адаптивным управлением благодаря наличию большого количества датчиков могут приспосабливаться к изменяющейся обстановке Роботы третьего поколения получили системы управления с элементами искусственного интеллекта, который позволяет им в том числе взаимодействовать с человеком, выполняя его команды в реальном времени.
