機器人組成部分的介紹及工作原理分析

　　很多人一聽到“機器人”這三個字腦中就會浮現“外形酷炫”、“功能強大”、“高端”等這些詞，認為機器人就和科幻電影里的“終結者”一樣高端炫酷。其實不然，在本文中，我們將探討機器人學的基本概念，并了解機器人是如何完成它們的任務的。

　　一、機器人的組成部分

　　從最基本的層面來看，人體包括五個主要組成部分：

　　身體結構

　　肌肉系統，用來移動身體結構

　　感官系統，用來接收有關身體和周圍環境的信息

　　能量源，用來給肌肉和感官提供能量

　　大腦系統，用來處理感官信息和指揮肌肉運動

　　當然，人類還有一些無形的特征，如智能和道德，但在純粹的物理層面上，此列表已經相當完備了。

　　機器人的組成部分與人類極為類似。一個典型的機器人有一套可移動的身體結構、一部類似于馬達的裝置、一套傳感系統、一個電源和一個用來控制所有這些要素的計算機“大腦”。從本質上講，機器人是由人類制造的“動物”，它們是模仿人類和動物行為的機器。

　　仿生袋鼠機器人

　　機器人的定義范圍很廣，大到工廠服務的工業機器人，小到居家打掃機器人。按照目前最寬泛的定義，如果某樣東西被許多人認為是機器人，那么它就是機器人。許多機器人專家（制造機器人的人）使用的是一種更為精確的定義。他們規定，機器人應具有可重新編程的大腦（一臺計算機），用來移動身體。

　　根據這一定義，機器人與其他可移動的機器（如汽車）的不同之處在于它們的計算機要素。許多新型汽車都有一臺車載計算機，但只是用它來做微小的調整。駕駛員通過各種機械裝置直接控制車輛的大多數部件。而機器人在物理特性方面與普通的計算機不同，它們各自連接著一個身體，而普通的計算機則不然。

　　大多數機器人確實擁有一些共同的特性

　　首先，幾乎所有機器人都有一個可以移動的身體。有些擁有的只是機動化的輪子，而有些則擁有大量可移動的部件，這些部件一般是由金屬或塑料制成的。與人體骨骼類似，這些獨立的部件是用關節連接起來的。

　　機器人的輪與軸是用某種傳動裝置連接起來的。有些機器人使用馬達和螺線管作為傳動裝置；另一些則使用液壓系統；還有一些使用氣動系統（由壓縮氣體驅動的系統）。機器人可以使用上述任何類型的傳動裝置。

　　其次，機器人需要一個能量源來驅動這些傳動裝置。大多數機器人會使用電池或墻上的電源插座來供電。此外，液壓機器人還需要一個泵來為液體加壓，而氣動機器人則需要氣體壓縮機或壓縮氣罐。

　　所有傳動裝置都通過導線與一塊電路相連。該電路直接為電動馬達和螺線圈供電，并操縱電子閥門來啟動液壓系統。閥門可以控制承壓流體在機器內流動的路徑。比如說，如果機器人要移動一只由液壓驅動的腿，它的控制器會打開一只閥門，這只閥門由液壓泵通向腿上的活塞筒。承壓流體將推動活塞，使腿部向前旋轉。通常，機器人使用可提供雙向推力的活塞，以使部件能向兩個方向活動。

　　機器人的計算機可以控制與電路相連的所有部件。為了使機器人動起來，計算機會打開所有需要的馬達和閥門。大多數機器人是可重新編程的。如果要改變某部機器人的行為，您只需將一個新的程序寫入它的計算機即可。

　　并非所有的機器人都有傳感系統。很少有機器人具有視覺、聽覺、嗅覺或味覺。機器人擁有的最常見的一種感覺是運動感，也就是它監控自身運動的能力。在標準設計中，機器人的關節處安裝著刻有凹槽的輪子。在輪子的一側有一個發光二極管，它發出一道光束，穿過凹槽，照在位于輪子另一側的光傳感器上。當機器人移動某個特定的關節時，有凹槽的輪子會轉動。在此過程中，凹槽將擋住光束。

　　光學傳感器讀取光束閃動的模式，并將數據傳送給計算機。計算機可以根據這一模式準確地計算出關節已經旋轉的距離。計算機鼠標中使用的基本系統與此相同。

　　以上這些是機器人的基本組成部分。機器人專家有無數種方法可以將這些元素組合起來，從而制造出無限復雜的機器人。機器臂是最常見的設計之一。