作為機器人的核心部分，機器人控制器是影響機器人性能的關鍵部分之一，它從一定程度上影響著機器人的發展。目前，由于人工智能、計算機科學、傳感器技術及其它相關學科的長足進步，使得機器人的研究在高水平上進行，同時也為機器人控制器的性能提出更高的要求。


對機器人控制系統的一般要求

機器人控制系統是機器人的重要組成部分，用于對操作機的控制，以完成特定的工作任務，其基本功能如下：

記憶功能：存儲作業順序、運動路徑、運動方式、運動速度和與生產工藝有關的信息。
示教功能：離線編程，在線示教，間接示教。在線示教包括示教盒和導引示教兩種。
與外圍設備聯系功能：輸入和輸出接口、通信接口、網絡接口、同步接口。
坐標設置功能：有關節、、工具、用戶自定義四種坐標系。
人機接口：示教盒、操作面板、顯示屏。
傳感器接口：位置檢測、視覺、觸覺、力覺等。
位置伺服功能：機器人多軸聯動、運動控制、速度和加速度控制、動態補償等。
故障診斷安全保護功能：運行時系統狀態監視、故障狀態下的安全保護和故障自診斷。


機器人控制系統的組成

（1）控制計算機 控制系統的調度指揮機構。一般為微型機、微處理器有32位、64位等，如奔騰系列CPU以及其他類型CPU。
（2）示教盒 示教機器人的工作軌跡和參數設定，以及所有人機交互操作，擁有自己獨立的CPU以及存儲單元，與主計算機之間以串行通信方式實現信息交互。
（3）操作面板 由各種操作按鍵、狀態指示燈構成，只完成基本功能操作。
（4）硬盤和軟盤存儲存 儲機器人工作程序的外圍存儲器。
（5）數字和模擬量輸入輸出 各種狀態和控制命令的輸入或輸出。
（6）打印機接口 記錄需要輸出的各種信息。
（7）傳感器接口 用于信息的自動檢測，實現機器人柔順控制，一般為力覺、觸覺和視覺傳感器。
（8）軸控制器 完成機器人各關節位置、速度和加速度控制。
（9）輔助設備控制 用于和機器人配合的輔助設備控制，如手爪變位器等。
（10）通信接口 實現機器人和其他設備的信息交換，一般有串行接口、并行接口等。
（11）網絡接口
Ethernet接口：可通過以太網實現數臺或單臺機器人的直接PC通信，數據傳輸速率高達10Mbit/s，可直接在PC上用windows庫函數進行應用程序編程之后，支持TCP/IP通信協議，通過Ethernet接口將數據及程序裝入各個機器人控制器中。

Fieldbus接口：支持多種流行的現場總線規格，如Device net、AB Remote I/O、Interbus-s、profibus-DP、M-NET等。



機器人控制系統分類

程序控制系統：給每一個自由度施加一定規律的控制作用，機器人就可實現要求的空間軌跡。

自適應控制系統：當外界條件變化時，為保證所要求的品質或為了隨著經驗的積累而自行改善控制品質，其過程是基于操作機的狀態和伺服誤差的觀察，再調整非線性模型的參數，一直到誤差消失為止。這種系統的結構和參數能隨時間和條件自動改變。

人工智能系統：事先無法編制運動程序，而是要求在運動過程中根據所獲得的周圍狀態信息，實時確定控制作用。

驅動方式：參見工業機器人驅動系統。


機器人控制系統結構

機器人控制系統按其控制方式可分為三類。

集中控制方式：用一臺計算機實現全部控制功能，結構簡單，成本低，但實時性差，難以擴展。
主從控制方式：采用主、從兩級處理器實現系統的全部控制功能。主CPU實現管理、坐標變換、軌跡生成和系統自診斷等；從CPU實現所有關節的動作控制。主從控制方式系統實時性較好，適于高精度、高速度控制，但其系統擴展性較差，維修困難。
分散控制方式：按系統的性質和方式將系統控制分成幾個模塊，每一個模塊各有不同的控制任務和控制策略，各模式之間可以是主從關系，也可以是平等關系。這種方式實時性好，易于實現高速、高精度控制，易于擴展，可實現智能控制，是目前流行的方式。



 

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