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很多人一听到“机器人”这个词，脑海里就浮现出“酷炫外观”“强大功能”“高端”这些词，觉得机器人和科幻电影里的“终结者”一样高端酷炫。事实上，在这篇文章中，我们将讨论机器人的基本概念，并了解机器人如何完成任务。

首先，机器人的部件

从最基本的层面来看，人体包括五个主要组成部分:

当然，人类还是有一些无形的特征，比如智力、道德等，但是在纯粹的身体层面上，这个单子还是挺全的。

机器人的部件与人类的部件非常相似。一个典型的机器人有一个可移动的身体结构，一个类似于电机的设备，一个传感系统，一个电源和一个控制所有这些元件的计算机“大脑”。本质上，机器人是人类制造的“动物”。它们是模仿人类和动物行为的机器。

根据这一定义，机器人与其他移动机器(如汽车)的计算机元件不同。很多新车都有车载电脑，但只是用来做小调整。驾驶员通过各种机械装置直接控制车辆的大部分部件。机器人在物理特征上不同于普通计算机，它们连接到一个身体上，但普通计算机不是。

大多数机器人确实有一些共同的特征

首先，几乎所有的机器人都有一个可移动的身体。有的只有电动轮，有的有大量的活动部件，通常是金属或塑料制成的。类似于人体骨骼，这些独立的部分通过关节连接在一起。

机器人的轮子和轴通过某种传动装置连接起来。一些机器人使用马达和螺线管作为传动装置。其他使用液压系统；其他使用气动系统(由压缩气体驱动的系统)。机器人可以使用上述任何一种传动装置。

其次，机器人需要一个能源来驱动这些执行器。大多数机器人使用电池或墙壁插座供电。此外，液压机器人需要一个泵来给液体加压，而气动机器人需要一个气体压缩机或压缩空气罐。

所有的传输设备都通过电线与电路相连。该电路直接向电动机和电磁阀供电，并操作电子阀启动液压系统。该阀可以控制机器中加压流体的流动路径。例如，如果一个机器人想移动一条由液压驱动的腿，它的控制器会打开一个阀门，这个阀门从液压泵通向腿上的活塞缸。加压流体将推动活塞并向前转动支腿。一般来说，机器人使用可以提供双向推力的活塞，这样部件就可以在两个方向上移动。

机器人的计算机可以控制所有与电路相连的部件。为了让机器人移动，计算机将打开所有必要的电机和阀门。大多数机器人都是可重新编程的。如果你想改变一个机器人的行为，你只需要给它的电脑写一个新的程序。

不是所有的机器人都有传感系统。很少有机器人有视觉、听觉、嗅觉或味觉。机器人最常见的感觉是运动感，这意味着它能够监控自己的运动。在标准设计中，带槽轮安装在机器人的关节处。车轮的一侧有一个发光二极管，它发出光束，光束穿过凹槽，照射在车轮另一侧的光传感器上。当机器人移动一个特定的关节时，槽轮就会转动。在这个过程中，凹槽会阻挡光束。光学传感器读取光束的闪烁模式，并将数据传输到计算机。根据这个模型，计算机可以精确地计算关节旋转的距离。电脑鼠标使用的基本系统是一样的。

这些是机器人的基本组成部分。机器人学家有无数种方法将这些元素结合起来，创造出无限复杂的机器人。机械臂是最常见的设计之一。

第二，机器人是如何工作的

英语中的“机器人”一词来源于捷克语单词Robot，通常翻译为“强迫劳动者”。它非常适合描述大多数机器人。世界上大多数机器人都用于繁重的重复制造工作。他们负责对人类来说非常困难、危险或无聊的任务。

最常见的制造机器人是机械臂。一个典型的机器人手臂由七个金属部件组成，它们通过六个关节连接在一起。计算机会旋转分别连接到每个关节的步进电机来控制机器人(一些大型机器人手臂使用液压或气动系统)。与普通电机不同，步进电机以增量方式精确移动。这使得计算机能够精确地移动机械臂，并使机械臂重复完全相同的动作。机器人使用运动传感器来确保它们以正确的量完全移动。

这种六关节的工业机器人非常类似于人的手臂，手臂上有相当于肩膀、肘部和手腕的部分。它的“肩部”通常安装在固定的基础结构上(而不是移动的物体上)。这种类型的机器人有六个自由度，即它可以在六个不同的方向上旋转。相比之下，人类的手臂有七个自由度。

六轴工业机器人的关节

人类手臂的作用是将手移动到不同的位置。同样，机械臂的功能是移动末端执行器。您可以在机械臂上安装适合特定应用场景的各种末端执行器。有一种常见的末端执行器，可以抓取和移动不同的物体，是人手的简化版。机器人的手经常有内置的压力传感器，用来告诉计算机机器人在抓取特定物体时的力量。这使得机器人手中的物体不会掉落或被压碎。其他末端执行器包括喷灯、钻头和喷漆器。

工业机器人是专门设计来在受控环境中重复执行完全相同的工作的。例如，机器人可能负责拧紧装配线上交付的花生酱罐头的盖子。为了教会机器人如何做这项工作，程序员会用一只手握住控制器，引导机械臂完成整套动作。机器人将动作序列准确地存储在内存中，然后每当装配线上有新的罐子交付时，它就会重复执行这组动作。