基于神经网络的移动机器人的故障诊断方法研究(5)
1.5 小结
本章节主要对课题的目的和意义进行研究，学习了移动机器人的相关知识及应用领域，为下一步的学习奠定基础。
2 移动机器人的组成及前瞻
2.1 移动机器人的组成
机器人主要由驱动系统、传感系统和控制系统三大部分组成。
驱动系统在移动机器人中的作用相当于人体的肌肉和骨骼，如果把连杆以及关节想象为机器人的骨骼，那么驱动器就起肌肉的作用，它们共同构成了机器人的驱动系统。
传感系统由大量传感器组成，传感器处于连接外界环境与机器人的接口位置，是机器人获取信息的窗口。移动机器人传感器主要包括内部传感器和外部传感器。检测机器人本身状态（手臂间角度等)是内部传感器；检测机器人所处环境(是什么物体，离物体的距离有多远等)及状况（抓取的物体滑落等)的是外部传感器。而外部传感器进一步又可分为路径引导传感器、环境传感器、认知方向传感器和末端执行器传感器。
控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构完成固定的运动和功能。移动机器人的控制系统是以计算机控制技术为核心的实时控制系统，它的任务就是根据移动机器人所要完成的功能，结合移动机器人的本体结构和运动方式，完成机器人的既定任务。
图2.1移动机器人结构图
图2.1给出了一台履带式移动机器人的基本组成，其中，电视摄像机为机器人传感系统部分；履带、导向轮等为机器人驱动系统部分；机器人控制系统部分位于机盒内。
2.1.1 移动机器人控制系统的组成
移动机器人控制系统一般包括主控板、转接板、显示器、控制按键、配套电源等部分。下面主要针对工业机器人控制系统做下简单的介绍。
（1） 主机
主机包括主控板，显示屏，按键。其中主控板由单片机和相应电路板组成，单片机负责程序运行，电路板处理输入输出信号。
（2） 转接板
转接板主要包含一些端子和继电器，其功能是信号的转接。
（3） 配套电源及其他
电源用于控制系统供电，如蜂鸣器则是用于机器故障报警所用。
2.1.2 机器人控制系统的发展简史
现代机器人起源于20世纪50年代初，是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更，具有多自由度动作功能的柔性自动化产品。
机器人首先是从美国开始研制的。
1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手。他的结构是：机体上安装单回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。
1962年，美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成一台数控示教再现型机器人。商名为Unimate(即万能自动)。运动系统仿造坦克炮塔，臂回转、俯仰，用液压驱动；控制系统用磁鼓最存储装置。不少球坐标式通用机械手就是在这个基础上发展起来的。同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司（Unimaton）,专门生产工业机器人机械手。
1962年美国机械铸造公司试验成功一种叫Versatran机器人机械手，原意是灵活搬运。该机械手的中央立柱可以回转，臂可以回转、升降、伸缩、采用液压驱动，控制系统也是示教再现型。虽然这两种机械手出现在吹冰十年代初，但都是国外工业机械手发展的基础。
1978年美国Unimate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种Unimate-Vic-arm型工业机器人机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差可小于±1毫米。美国还十分注意提高机械手的可靠性，改进结构，降低成本。如Unimate公司建立了8年机械手试验台，进行各种性能的试验。准备把故障前平均时间（注：故障前平均时间是指一台设备可靠性的一种量度。它给出在第一次故障前的平均运行时间），由400小时提高到1500小时，精度可提高到±0.1毫米。