8.1 概述
立足角度不同,对机器人组成的认识也会有明显差异,从控制的角度来看,机器人系统可以分为四部分:
传感系统、控制系统、驱动系统、执行机构。
1.传感系统
它由内部传感器模块和外部传感器模块组成,获取内部和外部环境中有用的信息,相当于人体的感官与神经,内部传感系统包括电机的编码器、陀螺仪等,可以通过自身信号反馈检测位姿状态;外部传感系统包括摄像头、红外、声纳等,用于感知外部环境。
2.控制系统
控制系统的任务是根据机器人的作业指令以及从传感器反馈回来的信号,输出控制命令信号,类似于人的大脑。控制系统需要基于处理器实现,在处理器之上,控制系统需要完成算法处理、关节控制、人机交互等复杂功能。
3.驱动系统
驱动系统主要负责驱动执行机构,将控制系统下达的命令转换成执行机构所需要的信号,相当于人的小脑与神经。采用的动力源不同,驱动系统的传动方式也不同。驱动系统的传动方式主要有四种:液压式、气压式、电气式和机械式。电力驱动是目前使用最多的一种驱动方式,其特点是电源取用方便,响应快,驱动力大,信号检测、传递、处理方便,并可以采用多种灵活的控制方式,驱动电机一般采用步进电机或伺服电机。
4.执行机构
执行机构是机器人组成中的机械部分,类似于人的手与脚,比如:机器人的行走部分与机械臂。
在当前机器人系统中,各组成部分对应硬件清单如下:
执行机构: 主体使用亚克力板拼装,由两个直流电机带动主动轮以及保持平衡的两个万向轮实现机器人行走,由于执行机构比较简单,不再做单独介绍。
驱动系统: 电池、arduino 以及电机驱动模块;
控制系统: 树莓派;
传感系统: 编码器、单线激光雷达、相机;
其中,执行机构与驱动系统构成了机器人底盘。