具体解析工业机器人控制系统.docx

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1、具体解析工业机器人控制系统网络转载导语：器人控制系统的功能是接收来自传感器的检测信号，根据操纵任务的要求，驱动机械臂中的各台电动机就像我们人的活动需要依靠自身的感官一样，机器人的运动控制离不开传感器。什么是机器人控制系统假如仅仅有感官和肌肉，人的四肢还是不能动作。一方面是由于来自感官的信号没有器官去接收和处理，另一方面也是由于没有器官发出神经信号，驱使肌肉发生收缩或者舒张。同样，假如机器人只有传感器和驱动器，机械臂也不能正常工作。原因是传感器输出的信号没有起作用，驱动电动机也得不到驱动电压和电流，所以机器人需要有一个控制器，用硬件坨和软件组成一个的控制系统。机器人控制系统的功能是接收来自传感器

2、的检测信号，根据操纵任务的要求，驱动机械臂中的各台电动机就像我们人的活动需要依靠自身的感官一样，机器人的离不开传感器。机器人需要用传感器来检测各种状态。机器人的内部传感器信号被用来反映机械臂关节的实际运动状态，机器人的外部传感器信号被用来检测工作环境的变化。所以机器人的神经与大脑组合起来才能成一个完好的机器人控制系统。机器人的系统包含哪些方面？执行机构-伺服电机或者步进电机；驱动机构-伺服或步进驱动器；控制机构-器，做途径和电机联动的算法运算控制；控制方式-有固定执行动作方式的，那就编好固定参数的程序给；假如有加视觉系统或其他传感器的，根据传感器信号，就编好不固定参数的程序给运动控制器。机器人

3、控制系统的根本功能1.控制机械臂末端执行器的运动位置即控制末端执行器经过的点和挪动途径；2.控制机械臂的运动姿态即控制相邻两个活动构件的相对位置；3.控制运动速度即控制末端执行器运动位置随时间变化的规律；4.控制运动加速度即控制末端执行器在运动经过中的速度变化；5.控制机械臂中各动力关节的输出转矩：即控制对操纵对象施加的作用力；6.具备操纵方便的人机交互功能，机器人通过记忆和再现来完成规定的任务；7.使机器人对外部环境有检测和感觉功能。工业机器人装备视觉、力觉、触觉等传感器进展测量、识别，判定作业条件的变化。工业机器人控制系统1、工业机器人控制系统硬件构造控制器是机器人系统的核心，国外有关公司

4、对我国实行严密封闭。近年来随着微电子技术的开展，微处理器的性能越来越高，而价格那么越来越廉价，目前市场上已经出现了1-2美金的32位微处理器。高性价比的微处理器为机器人控制器带来了新的开展机遇，使开发低本钱、高性能的机器人控制器成为可能。为了保证系统具有足够的计算与存储才能，目前机器人控制器多采用计算才能较强的ARM系列、DSP系列、POWERPC系列、Intel系列等芯片组成。此外，由于已有的通用芯片在功能和性能上不能完全知足某些机器人系统在价格、性能、集成度和接口等方面的要求，这就产生了机器人系统对SoCSystemonChip技术的需求，将特定的处理器与所需要的接口集成在一起，可简化系统

5、外围电路的设计，缩小系统尺寸，并降低本钱。例如，Actel公司将NEOS或者ARM7的处理器内核集成在其FPGA产品上，形成了一个完好的SoC系统。在机器人方面，其研究主要集中在美国和日本，并有成熟的产品，如美国DELTATAU公司、日本朋立株式会社等。其运动控制器以DSP技术为核心，采用基于PC的开放式构造。2、工业机器人控制系统体系构造在控制器体系构造方面，其研究重点是功能划分和功能之间信息交换的标准。在开放式控制器体系构造研究方面，有两种根本构造，一种是基于硬件层次划分的构造，该类型构造比拟简单，在日本，体系构造以硬件为根底来划分，如三菱重工株式会社将其消费的PA210可携带式通用智能臂

6、式机器人的构造划分为五层构造；另一种是基于功能划分的构造，它将软硬件一同考虑，其是机器人控制器体系构造研究和开展的方向。3、控制软件开发环境在机器人软件开发环境方面，一般工业机器人公司都有自己独立的开发环境和独立的机器人编程语言，如日本Motoman公司、德国KUKA公司、美国的Adept公司、瑞典的ABB公司等。很多大学在机器人开发环境(RobotDevelopmentEnvironment)方面已有大量研究工作，提供了很多开放源码，可在局部机器人硬件构造下进展集成和控制操纵，目前已在实验室环境下进展了很多相关实验。国内外现有的机器人系统开发环境有TeamBots，v.2.0e、ARIA，V

7、.2.4.1、Player/Stage，v.1.6.5.1.6.2、Pyro.v.4.6.0、CARMEN.v.1.1.1、MissionLab.v.6.0、ADE.V.1.0beta、Miro.v.CVS-March17.2006、MARIE.V.0.4.0、FlowDesigner.v.0.9.0、RobotFlow.v.0.2.6等等。从机器人产业开展来看，对机器人软件开发环境有两方面的需求。一方面是来自机器人最终用户，他们不仅使用机器人，而且希望可以通过编程的方式赋予机器人更多的功能，这种编程往往是采用可视化编程语言实现的，如乐高MindStormsNXT的图形化编程环境和微软Robo

8、ticsStudio提供的可视化编程环境。4、机器人专用操纵系统1VxWorks，VxWorks操纵系统是美国WindRiver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操纵系统RTOS，是Tornado嵌入式开发环境的关键组成局部。VxWorks具有可裁剪微内核构造；高效的任务治理；灵敏的任务间通讯；微秒级的中断处理；支持POSIX10031b实时扩展标准；支持多种物理介质及标准的、完好的TCP/IP网络协议等。2WindowsCE，WindowsCE与Windows系列有较好的兼容性，无疑是WindowsCE推广的一大上风。WindowsCE为建立针对掌上设备、无线设备的动态应用程序和效劳提

9、供了一种功能丰富的操纵系统平台，它能在多种处理器体系构造上运行，并且通常适用于那些对内存占用空间具有一定限制的设备。3嵌入式Linux，由于其源代码公开，人们可以任意修改，以知足自己的应用。其中大局部都遵从GPL，是开放源代码和免费的。可以稍加修改后应用于用户自己的系统。有庞大的开发人员群体，无需专门的人才，只要懂Unix/Linux和C语言即可。支持的硬件数目庞大。嵌入式Linux和普通Linux并无本质区别，PC上用到的硬件嵌入式Linux几乎都支持。而且各种硬件的驱动程序源代码都可以得到，为用户编写自己专有硬件的驱动程序带来很大方便。4C/OS-，C/OS-是着名的源代码公开的实时内核，

10、是专为嵌入式应用设计的，可用于8位，16位和32位单片机或者数字信号处理器DSP。它的主要特点是公开源代码、可移植性好、可固化、可裁剪性、占先式内核、可确定性等。5DSP/BIOS，DSP/BIOS是TI公司十分为其TMS320C6000TM，TMS320C5000TM和TMS320C28xTM系列DSP平台所设计开发的一个尺寸可裁剪的实时多任务操纵系统内核，是TI公司的CodeComposerStudioTM开发工具的组成局部之一。DSP/BIOS主要由三局部组成：多线程实时内核；实时分析工具；芯片支持库。利用实时操纵系统开发程序，可以方便快速的开发复杂的DSP程序。5、机器人伺服通讯总线技

11、术目前国际上还没有专用于机器人系统中的伺服通讯总线，在实际应用经过中，通常根据系统需求，把常用的一些总线，如以太网、CAN、1394、SERCOS、USB、RS-485等用于机器人系统中。当前大局部通讯控制总线可以归纳为两类，即基于RS-485和线驱动技术的串行总线技术和基于实时工业以太网的高速串行总线技术。智能机器人控制系统1.开放性模块化的控制系统体系构造：采用分布式CPU计算机构造，分为机器人控制器(RC)，运动控制器(MC)，光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒等。机器人控制器(RC)和编程示教盒通过串口/CAN总线进展通讯。机器人控制器(RC)的主计算机完成机器人的运动规划

12、、插补和位置伺服以及主控逻辑、数字I/O、传感器处理等功能，而编程示教盒完成信息的显示和按键的输入。2.模块化层次化的控制器软件系统：软件系统建立在基于开源的实时多任务操纵系统Linux上，采用分层和模块化构造设计，以实现软件系统的开放性。整个控制器软件系统分为三个层次：硬件驱动层、核心层和应用层。三个层次分别面对不同的功能需求，对应不同层次的开发，系统中各个层次内部由假设干个功能相对对立的模块组成，这些功能模块互相协作共同实现该层次所提供的功能。3.机器人的故障诊断与平安维护技术：通过各种信息，对机器人故障进展诊断，并进展相应维护，是保证机器人平安性的关键技术。4.网络化机器人控制器技术：目前机器人的应用工程由单台机器人工作站向机器人消费线开展，机器人控制器的联网技术变得越来越重要。控制器上具有串口、现场总线及以太网的联网功能。可用于机器人控制器之间和机器人控制器同上位机的通讯，便于对机器人消费线进展监控、诊断和治理。