工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制發(fā)展趨勢(shì)論文

　　摘要：作為工業(yè)機(jī)器人不可或缺的關(guān)鍵組成部分，控制系統(tǒng)對(duì)于機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展在很大程度上起到了制約作用。本文首先概括與總結(jié)了機(jī)器人控制系統(tǒng)相關(guān)的研究成果，重點(diǎn)對(duì)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、開(kāi)放性的軟件以及開(kāi)放式的硬件實(shí)現(xiàn)方式較為詳細(xì)地進(jìn)行了闡述。接著對(duì)于多機(jī)器人協(xié)同控制應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)，最后提出了其在該領(lǐng)域?qū)��?lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

　　【關(guān)鍵詞】機(jī)器人;控制系統(tǒng);協(xié)同控制

　　在制造業(yè)發(fā)展過(guò)程當(dāng)中，工業(yè)機(jī)器人扮演著非常重要的角色。在當(dāng)前背景下，工業(yè)機(jī)器人對(duì)生成需求日益提升。一方面，工業(yè)機(jī)器人要求具備更加理想的柔性以及開(kāi)放性，另一方面還要求其具備與工業(yè)生產(chǎn)不同設(shè)備之間的兼容性，使工業(yè)機(jī)器人能夠與不同生產(chǎn)設(shè)備形成一套綜合的控制系統(tǒng)。當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人技術(shù)最前沿的科研成果與物理學(xué)科息息相關(guān)。當(dāng)前對(duì)于我國(guó)科研機(jī)構(gòu)而言，工業(yè)機(jī)器人開(kāi)放式控制系統(tǒng)的研究已經(jīng)成為非常關(guān)鍵、非常重要的科研課題。不論是運(yùn)動(dòng)學(xué)，還是動(dòng)力學(xué)都和工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)具有非常密切的關(guān)聯(lián)。工業(yè)機(jī)器人在低速平穩(wěn)運(yùn)行當(dāng)中，工業(yè)機(jī)器人慣性力離心力都是非常微弱的，可以忽略不計(jì)。在這種情況下，摩擦力、重力是影響工業(yè)機(jī)器人穩(wěn)定性以及動(dòng)態(tài)性的主要因素。這就充分顯示出工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)和物理學(xué)具有非常緊密的關(guān)聯(lián)。所以本文從物理學(xué)角度對(duì)于工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)從以下幾個(gè)方面展開(kāi)論述分析。

　　1工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)相關(guān)概述

　　1.1工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)

　　機(jī)器人是工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的核心和靈魂所在。機(jī)器人主要由四大部分組成，第一部分為機(jī)器人本體，第二部分是控制系統(tǒng)，第三部分是驅(qū)動(dòng)，最后一部分為傳感器。因此，從總體上來(lái)看，硬件部分以及軟件部分共同組成了工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)。對(duì)工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)在指令傳感器的基礎(chǔ)上進(jìn)行控制，進(jìn)而使機(jī)器人完成相應(yīng)動(dòng)作或者任務(wù)。工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)主要由三部分組成，第一部分是主控單元，第二部分是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，最后一部分是檢測(cè)單元。在以上三個(gè)部分當(dāng)中，作為整個(gè)控制系統(tǒng)核心和關(guān)鍵的主控單元，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算、進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃以及插補(bǔ)計(jì)算是其主要的功能。通過(guò)以上流程，主控單元將運(yùn)動(dòng)控制指令向執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳輸，在很大程度上控制系統(tǒng)開(kāi)放性制約著機(jī)器人的開(kāi)放性。這是因?yàn)楣�業(yè)機(jī)器人所有動(dòng)作指令的發(fā)出者均為控制系統(tǒng)。

　　1.2開(kāi)放式控制系統(tǒng)

　　在研究領(lǐng)域，還沒(méi)有一個(gè)針對(duì)工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)開(kāi)放性的權(quán)威公認(rèn)的定義。對(duì)于開(kāi)放性，IEEE曾經(jīng)做出過(guò)這樣的定義表述，在不同平臺(tái)之間，系統(tǒng)在應(yīng)用的時(shí)候能夠自由的進(jìn)行移植，而且能夠與其它系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相互交互，為用戶提供的交互方式是一致的。對(duì)于開(kāi)放性系統(tǒng)，庫(kù)卡機(jī)器人集團(tuán)創(chuàng)始人也曾經(jīng)進(jìn)行過(guò)定義。開(kāi)放性系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境是商業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)硬件以及軟件接口具有開(kāi)放性，而且計(jì)算機(jī)與操作系統(tǒng)的控制器也應(yīng)當(dāng)具備開(kāi)放式的結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)出標(biāo)準(zhǔn)化模塊化的特征。也就是說(shuō)，用戶在使用過(guò)程當(dāng)中，對(duì)機(jī)器人僅需通過(guò)簡(jiǎn)單的指令就能夠進(jìn)行操作。與此同時(shí)在工序發(fā)生變化的情況下，對(duì)于系統(tǒng)也能夠以最小的代價(jià)最短的時(shí)間進(jìn)行修改，通過(guò)這種修改，能夠?qū)π碌男枨笥枰詽M足。在與機(jī)器人有關(guān)的相關(guān)研究課題當(dāng)中，控制系統(tǒng)一直以來(lái)是一個(gè)非常熱門的研究課題。近年來(lái)，對(duì)于機(jī)器人的研究主要聚焦于其自身技術(shù)以及功能。隨著在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，機(jī)器人應(yīng)用廣泛性不斷增強(qiáng)，對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)而言，機(jī)器人已經(jīng)成為了一個(gè)非常重要的標(biāo)準(zhǔn)部件，將生產(chǎn)線上的各種設(shè)備的控制系統(tǒng)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或者工業(yè)總線進(jìn)行有效的連接。對(duì)于現(xiàn)在生產(chǎn)裝備而言，形成一個(gè)具有綜合性全面性的控制系統(tǒng)，成為了一種重要的發(fā)展趨勢(shì)。這對(duì)于整個(gè)控制系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的流通傳遞共享起到了顯著的加速作用。但是，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，由不同廠家的設(shè)備組成生產(chǎn)設(shè)備，當(dāng)前要將大部分設(shè)備綜合在一起，形成一個(gè)綜合全面的自動(dòng)化，系統(tǒng)存在著比較大的困難。因此，在當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，設(shè)備的開(kāi)放性是一個(gè)備受關(guān)注的話題。除了受自身技術(shù)發(fā)展影響之外，工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的開(kāi)放性等其他影響因素的制約。整體上來(lái)看，主要有兩個(gè)因素會(huì)影響到其開(kāi)放性。第一，開(kāi)放的自動(dòng)化設(shè)備。控制器在工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)當(dāng)中，會(huì)給用戶生產(chǎn)者諸多好處，包括可擴(kuò)展、可聯(lián)網(wǎng)、可移植等等。此外，控制系統(tǒng)開(kāi)放程度增強(qiáng)的可行性隨著當(dāng)前計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)商品化水平的提升而不斷增強(qiáng)。迄今為止，針對(duì)何謂機(jī)器人控制系統(tǒng)的開(kāi)放性還沒(méi)有形成一個(gè)明確的具有權(quán)威性統(tǒng)一性的定義。整體上來(lái)看，開(kāi)放式主要體現(xiàn)在可擴(kuò)展性、互操作性、可移植性可增減性三個(gè)方面。可擴(kuò)展性指的就是第三方設(shè)備生產(chǎn)者能夠增加硬件設(shè)備和軟件設(shè)備，使得功能得到擴(kuò)充。互操作性的就是控制器的核心部分，能夠與外界的一個(gè)計(jì)算機(jī)或者多個(gè)計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息的交換。可移植性則指的是在不同的環(huán)境下，機(jī)器人的應(yīng)用軟件能夠相互之間進(jìn)行移植。可增減性則指的是在實(shí)際需求的基礎(chǔ)上，機(jī)器人系統(tǒng)的性能以及功能能夠非常便捷化的進(jìn)行增減。如果要實(shí)現(xiàn)上述特性、要求，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件應(yīng)當(dāng)是標(biāo)準(zhǔn)化的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具有開(kāi)放性界面。

　　1.3控制系統(tǒng)的開(kāi)放性概述

　　當(dāng)前在國(guó)際上，開(kāi)放式控制系統(tǒng)是重要的發(fā)展趨勢(shì)，特別是在發(fā)達(dá)國(guó)家在工業(yè)機(jī)器人開(kāi)放式控制系統(tǒng)領(lǐng)域，展開(kāi)了非常激烈的競(jìng)爭(zhēng)。GNGC研究計(jì)劃之后，美國(guó)為了推出模塊化控制系統(tǒng)，又制定了OMAC開(kāi)發(fā)計(jì)劃，希望通過(guò)該計(jì)劃的實(shí)行來(lái)提升本國(guó)的自動(dòng)化裝備水平。歐盟對(duì)控制系統(tǒng)的開(kāi)放性要求進(jìn)一步增強(qiáng)，也在積極推行OSICA計(jì)劃。在該領(lǐng)域，日本也正在積極部署，日本的很多裝備制造業(yè)企業(yè)聯(lián)合推行OSEC計(jì)劃，該計(jì)劃推行的主要目的是使得控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的靈活性進(jìn)一步增強(qiáng)。日本的科研機(jī)構(gòu)在整個(gè)自動(dòng)化領(lǐng)域之內(nèi)，根據(jù)自身的研究成果，與美國(guó)歐洲等國(guó)家在該領(lǐng)域的相應(yīng)科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行廣泛的交流。在相應(yīng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)上達(dá)成一致。在應(yīng)用方面，工業(yè)機(jī)器人涉及的領(lǐng)域是非常廣泛的。因此，要使相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)完全統(tǒng)一的困難是非常大的。然而，部分統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)在特定應(yīng)用領(lǐng)域是可行的，而且是非常有幫助的。例如，在半導(dǎo)體工業(yè)自動(dòng)化制造設(shè)備領(lǐng)域，已經(jīng)有了標(biāo)準(zhǔn)化交互界面，該交互界面由上層監(jiān)控系統(tǒng)與機(jī)器生產(chǎn)者用戶，以及上層仿真軟件商品進(jìn)行交互信息的共享。現(xiàn)階段，在市場(chǎng)當(dāng)中，開(kāi)放性水平已經(jīng)成為了商品化工業(yè)機(jī)器人獲得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵要素。工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的開(kāi)放性是必須的。得出這一結(jié)論，一方面，是出于機(jī)器人技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)以及發(fā)展方向。另一方面，是出于工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的工業(yè)領(lǐng)域自動(dòng)化發(fā)展需求。但是，不論是從技術(shù)實(shí)現(xiàn)的可能性角度來(lái)看，還是從技術(shù)成本角度來(lái)看，追求嚴(yán)格意義上的開(kāi)放性體系結(jié)構(gòu)是沒(méi)有必要的。目前，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中，機(jī)器人系統(tǒng)的數(shù)量是非常龐大的，而且技術(shù)進(jìn)步速度也是令人瞠目結(jié)舌。要制定一個(gè)完全的絕對(duì)的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，是根本沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)的。現(xiàn)階段在工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)領(lǐng)域，探討和研究的重點(diǎn)是可行的控制系統(tǒng)開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，使得控制系統(tǒng)的開(kāi)放程度在現(xiàn)有計(jì)算機(jī)技術(shù)以及信息技術(shù)發(fā)展成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升。

　　2工業(yè)機(jī)器人開(kāi)放式控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式

　　2.1硬件實(shí)現(xiàn)方式

　　從硬件結(jié)構(gòu)的角度來(lái)看，開(kāi)放式控制系統(tǒng)主要包括兩個(gè)部分，第一個(gè)部分是基于PC總線系統(tǒng)，第二個(gè)部分是基于VME總線系統(tǒng)。在很多方面pc具有突出的優(yōu)勢(shì)，例如開(kāi)放性較強(qiáng)，具有非常理想的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，具有較為良好的通訊功能，成本不高。所以對(duì)于機(jī)器人開(kāi)放式控制系統(tǒng)而言，當(dāng)前很多機(jī)器人廠商將主要研究和開(kāi)發(fā)對(duì)象，其中與基于PC總線系統(tǒng)。因此，基于這一硬件結(jié)構(gòu)的機(jī)器人開(kāi)放式控制系統(tǒng)，主要包括應(yīng)主要包括四種硬件實(shí)現(xiàn)方式。第一種硬件實(shí)現(xiàn)方式為PC+運(yùn)動(dòng)控制卡。第二種硬件實(shí)現(xiàn)方式為基于IPC+運(yùn)動(dòng)控制卡。第三種硬件實(shí)現(xiàn)方式為基于PLC的控制系統(tǒng)。最后一種硬件實(shí)現(xiàn)方法為基于通用PC+工業(yè)實(shí)時(shí)以太網(wǎng)。第一種硬件實(shí)現(xiàn)方式對(duì)于PC實(shí)時(shí)性要求不高，具備開(kāi)放性這是其主要優(yōu)勢(shì)。然而這種硬件實(shí)現(xiàn)方式也具有一定的缺陷，例如，對(duì)于運(yùn)動(dòng)控制卡的要求比較高，同時(shí)DSP也需要搭配。對(duì)于這種PC+運(yùn)動(dòng)控制卡的控制系統(tǒng)的研究比較早。對(duì)于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制，我國(guó)研究學(xué)者也進(jìn)行了大量的研究，他們所設(shè)計(jì)出來(lái)的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器對(duì)其運(yùn)動(dòng)控制的可靠性進(jìn)行了大幅度提升。機(jī)器人動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)通過(guò)國(guó)外研究者的不斷研究開(kāi)發(fā)得以實(shí)現(xiàn)。國(guó)外研究學(xué)者開(kāi)發(fā)的自由度機(jī)器人控制系統(tǒng)平臺(tái)同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)與環(huán)境的快速交互功能。第二種硬件實(shí)現(xiàn)方式影響簡(jiǎn)單，整體結(jié)構(gòu)也比較緊湊，這是其顯著優(yōu)勢(shì)。除此之外，開(kāi)放性和兼容性也更加理想。這種模式與上一種模式的區(qū)別在于，機(jī)器人在PC機(jī)上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)求解軌跡規(guī)劃以及插補(bǔ)算法。這種模式對(duì)于控制卡的數(shù)據(jù)處理壓力能夠起到非常顯著的緩解作用。與此同時(shí)，機(jī)器人工控機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制卡在該模式下分工明確，對(duì)于基于IPC+運(yùn)動(dòng)控制卡的控制系統(tǒng)，我國(guó)很多學(xué)者也進(jìn)行了不同程度的研究，如六軸工業(yè)機(jī)器點(diǎn)位、軌跡控制的實(shí)現(xiàn)等等。第三種硬件實(shí)現(xiàn)方式在硬件的連接方面特別簡(jiǎn)單，聯(lián)網(wǎng)功能也非常強(qiáng)大。所以基于PLC的控制系統(tǒng)可以對(duì)多機(jī)器人通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。對(duì)機(jī)器人，我國(guó)學(xué)者在ABPLC的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)控制。最后一種硬件實(shí)現(xiàn)方式的主要優(yōu)勢(shì)在于控制效率高、可拓展性強(qiáng)。主要是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)化發(fā)展是工業(yè)機(jī)器人開(kāi)放式控制系統(tǒng)將來(lái)的主要發(fā)展趨勢(shì)和發(fā)展方向。在該領(lǐng)域的研究方面，我國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人控制器的分布式網(wǎng)絡(luò)以及計(jì)算機(jī)的分布式網(wǎng)絡(luò)。與此同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了對(duì)于機(jī)器人分布式控制網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控。

　　2.2軟件實(shí)現(xiàn)方法

　　現(xiàn)階段，在軟件功能的實(shí)現(xiàn)方面，大部分研究機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)主要以硬件開(kāi)放式架構(gòu)為主，并在此基礎(chǔ)上，通過(guò)開(kāi)放式純軟件控制技術(shù)藝來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的軟件功能。通常情況下，在工控機(jī)Windows或者LINUX環(huán)境下，開(kāi)放式軟件控制進(jìn)行運(yùn)算，全部的運(yùn)動(dòng)控制運(yùn)算以及邏輯運(yùn)算，通過(guò)軟件本身的內(nèi)核來(lái)完成。數(shù)據(jù)的傳輸以及信號(hào)的傳輸由硬件負(fù)責(zé)。一部分學(xué)者開(kāi)發(fā)出了通用軟件包，適用于機(jī)器人控制，該通用軟件包程序是開(kāi)源的，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)Τ绦蜻M(jìn)行下載。此外，一部分學(xué)者此外針對(duì)純開(kāi)放式軟件控制技術(shù)，也有一部分學(xué)者進(jìn)行了研究探討。在純開(kāi)放式軟件控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，我國(guó)研究學(xué)者開(kāi)發(fā)了純軟件開(kāi)放式控制系統(tǒng)，并基于該控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了六種工業(yè)機(jī)器人的控制。

　　3基于開(kāi)放式控制系統(tǒng)的多機(jī)器人協(xié)同

　　針對(duì)基于開(kāi)放式軟件架構(gòu)以及硬件架構(gòu)的多機(jī)多機(jī)器人協(xié)同用之運(yùn)動(dòng)控制，現(xiàn)階段的研究成果相對(duì)是比較豐碩的。例如通過(guò)多層等級(jí)式的控制體系結(jié)構(gòu)，天津大學(xué)的宋偉科實(shí)現(xiàn)了多機(jī)器人的系統(tǒng)與主控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度。對(duì)于多機(jī)器人協(xié)同控制系統(tǒng)的離線編程系統(tǒng)，廖彥京平等學(xué)者進(jìn)行了開(kāi)發(fā)以及研究。國(guó)外主流機(jī)器人公司目前已經(jīng)研究開(kāi)發(fā)出開(kāi)放式結(jié)構(gòu)控制器，該控制器基于PC和實(shí)時(shí)以太網(wǎng)。Motoman通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，研制出雙機(jī)器人協(xié)調(diào)焊接。KUKA公司實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人在車間的實(shí)踐應(yīng)用，將多機(jī)器人協(xié)同控制技術(shù)成功地應(yīng)用于奔馳車間，通過(guò)自己研發(fā)的IRC5控制器，ABB公司與Robotstudio機(jī)器人的編程與離線軌跡規(guī)劃軟件，通過(guò)雙機(jī)器人協(xié)調(diào)焊接，在開(kāi)放式結(jié)構(gòu)控制器方面，實(shí)現(xiàn)了三臺(tái)機(jī)器人的精準(zhǔn)聯(lián)動(dòng)。對(duì)于軟件接口以及硬件接口，正是由于開(kāi)放式控制系統(tǒng)進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化定義，因此在標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上，所設(shè)計(jì)出來(lái)的第三方軟件以及第三方硬件在向控制系統(tǒng)集成過(guò)程當(dāng)中實(shí)現(xiàn)就比較簡(jiǎn)單了。這對(duì)于廠商的依賴性起到了大幅度降低作用。所以，在自身生產(chǎn)需求的基礎(chǔ)上，企業(yè)能夠?qū)υO(shè)備相應(yīng)的增減。現(xiàn)階段，在工業(yè)焊接、工業(yè)焊接、噴涂以及零部件的裝配等領(lǐng)域，多機(jī)器人均已得到廣泛的應(yīng)用。

　　4工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)總體方案

　　對(duì)于整個(gè)控制系統(tǒng)而言，機(jī)器人硬件系統(tǒng)能夠提供比較理想的物質(zhì)基礎(chǔ)，硬件部分是軟件部分工作的平臺(tái)。對(duì)于工業(yè)機(jī)器人整個(gè)控制系統(tǒng)的性能以及擴(kuò)展性而言，控制系統(tǒng)的硬件部分起到了決定性作用，本文在模塊化以及開(kāi)放性原則要求的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)如圖1所示的硬件部分。控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)通過(guò)上圖能夠看出，主要通過(guò)兩級(jí)計(jì)算機(jī)架構(gòu)的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的主體，這種形式的主要優(yōu)勢(shì)在于能夠完成相對(duì)較為復(fù)雜、精細(xì)的作業(yè)任務(wù)，對(duì)于相應(yīng)的任務(wù)，能夠較為精細(xì)、快速、可靠地進(jìn)行分解，能夠并行完成任務(wù)。在硬件架構(gòu)的頂層，利用了具有成熟、可靠以豐富的接口的工控機(jī)作為上位機(jī)。在需要更換下位機(jī)的選擇合適的接口即可。除此之外，上位機(jī)的儲(chǔ)存容量以及運(yùn)算速度也有要求，這是為了更好地處理機(jī)器人軌跡規(guī)劃、實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)算法以及正逆求解機(jī)器人。同時(shí)，在具體需要的基礎(chǔ)上，工控機(jī)可以選擇主流操作系統(tǒng)，如Windows、Linux等，為了在軟件層面，提供機(jī)器人控制系統(tǒng)的擴(kuò)展空間，可以安裝比較成熟的軟件工具，例如，可以配置可視化的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境，例如Qt、MicroSoftVisualC++等。開(kāi)發(fā)出承擔(dān)機(jī)器人控制軟件功能的人機(jī)交互界面。對(duì)于下位機(jī)而言，采用了由Galil公司推出的DMC-2163運(yùn)動(dòng)控制卡，運(yùn)行獨(dú)立，能夠?qū)α鶄�(gè)電機(jī)同時(shí)進(jìn)行控制，與上位機(jī)等設(shè)備通信過(guò)程中，通過(guò)RS232以及Ethernet等接口進(jìn)行，運(yùn)動(dòng)速度快、可靠性高，為了在完成指令程序的過(guò)程中還能夠具備向控制卡中下載、燒錄等功能，Galil還在獨(dú)立于上位機(jī)運(yùn)行的控制卡中封裝了指令解析器。

　　5工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)

　　從概念的提出迄今為止，很多國(guó)家以及機(jī)構(gòu)對(duì)于機(jī)器人開(kāi)放式控制系統(tǒng)進(jìn)行了不同層面不同深度的研究，而且目前已經(jīng)取得了非常豐碩的研究成果。為了執(zhí)行全球自動(dòng)化公司標(biāo)準(zhǔn)，日本1994年提出了OSEC計(jì)劃，美國(guó)在同一年為了實(shí)現(xiàn)用戶需求，制定相應(yīng)的功能模塊，提出了OMIC計(jì)劃，也就是說(shuō)控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備標(biāo)準(zhǔn)化的接口層。OMC計(jì)劃選擇即插即用的模式，通過(guò)簡(jiǎn)單的連接將特定功能模塊、控制系統(tǒng)進(jìn)行連接，通過(guò)上述模式實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。歐盟在1996年開(kāi)發(fā)了整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)平臺(tái)，并將這一平臺(tái)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，與此同時(shí)具備平臺(tái)通用性。機(jī)器人控制軟件隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在研究開(kāi)發(fā)方面也取得了非常顯著的突破和進(jìn)展。GPRO在2001年通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，提出了自主機(jī)器人系統(tǒng)。卡內(nèi)基梅隆大學(xué)在2003年為了促使控制算法實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)，以及為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化仿真開(kāi)發(fā)出機(jī)器人控制軟件。2006年跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)得以實(shí)現(xiàn)，標(biāo)志性事件是提出了開(kāi)源軟件項(xiàng)目。2010年執(zhí)行文件隨著開(kāi)源機(jī)器人操作系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了單獨(dú)設(shè)計(jì)，與此同時(shí)開(kāi)源機(jī)器人操作系統(tǒng)在機(jī)器人運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中得到了實(shí)現(xiàn)，不受機(jī)器人硬件約束是開(kāi)源機(jī)器人操作系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)所在，在不同的機(jī)器人之間均能夠適用。基于開(kāi)放式控制系統(tǒng)的多機(jī)器人協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，得到了非常顯著的進(jìn)步。特別是國(guó)內(nèi)相關(guān)研究領(lǐng)域，例如對(duì)于多個(gè)工業(yè)機(jī)器人，天津一些高校通過(guò)多層等級(jí)是控制體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了其與主控系統(tǒng)任務(wù)之間的調(diào)度功能。除此之外，還有一些學(xué)者研究和開(kāi)發(fā)了多機(jī)器人系統(tǒng)控制系統(tǒng)。從國(guó)外對(duì)于該領(lǐng)域的研究情況來(lái)看，已經(jīng)推出了開(kāi)放式結(jié)構(gòu)控制器。該控制器建立在PC和實(shí)時(shí)以太網(wǎng)基礎(chǔ)之上。與此同時(shí)，還開(kāi)發(fā)出了相應(yīng)的多機(jī)器人協(xié)同控制系統(tǒng)，并將以上系統(tǒng)成功地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程當(dāng)中。

　　6結(jié)論

　　綜上所述，作為工業(yè)機(jī)器人至關(guān)重要的組成部分控制系統(tǒng)，對(duì)于機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，在很大程度上起著決定性以及制約性作用。不論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外研究領(lǐng)域當(dāng)中，工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)已經(jīng)成為一項(xiàng)非常重要的研究課題。本文對(duì)于有關(guān)工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)相關(guān)的研究成果進(jìn)行了總結(jié)歸納以及梳理，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)的研究提供一點(diǎn)理論基礎(chǔ)。

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