【机器人系列之硬件和软件架构设计】

机器人硬件和软件架构设计是一个复杂且多学科交叉的领域，涉及机械、电子、计算机科学、控制理论等多个方面。以下是其核心设计要素的详细分解：

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一、机器人硬件架构设计

硬件架构是机器人物理功能实现的基础，主要包括以下模块：

1. 传感器系统

• 功能：感知环境与自身状态。
• 典型组件：
  • 环境感知：激光雷达（LiDAR）、摄像头（RGB/深度）、超声波传感器、红外传感器、毫米波雷达。
  • 本体感知：IMU（惯性测量单元）、编码器（测量关节角度）、力/力矩传感器、温度传感器。
• 设计要点：多传感器融合（如SLAM中LiDAR+视觉）、同步采样、抗干扰能力。

2. 执行机构

• 功能：将控制信号转化为物理动作。
• 典型组件：
  • 驱动方式：直流电机（带编码器）、步进电机、伺服电机、液压/气动执行器。
  • 末端执行器：机械夹爪、吸盘、专用工具（如焊接头）。
• 设计要点：功率匹配、动态响应（带宽）、精度（如重复定位精度±0.1mm）。