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22世紀現(xiàn)代工業(yè)機器人控制器技術(shù)
2014-07-31 10:25:52隨著中國“用工荒”的進一步上演，越來越多的企業(yè)考慮用機器人來替代工人以應(yīng)對這種局面，這也使得工業(yè)機器人市場需求進一步加大，各地紛紛結(jié)合自有優(yōu)勢發(fā)展工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)。
機器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由機器人的機構(gòu)部分、傳感器組、控制部分及信息處理部分組成。其中控制系統(tǒng)是機器人產(chǎn)業(yè)的一個核心環(huán)節(jié)，如何設(shè)計好一個機器控制系統(tǒng)是行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。
目前，機器人控制系統(tǒng)將向著基于PC機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標準化、網(wǎng)絡(luò)化，伺服驅(qū)動技術(shù)的數(shù)字化和分散化。近幾年，日本、美國和歐洲一些國家都在開發(fā)具有開放式結(jié)構(gòu)的機器人控制器，如日本安川公司基于PC開發(fā)的具有開放式結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)功能的機器人控制器。我國863計劃智能機器人主題也已對這方面的研究立項，以下看下機器人控制目前發(fā)展的現(xiàn)狀。
機器人控制器研發(fā)現(xiàn)狀
目前機器人控制器多采用計算能力較強的ARM系列、DSP系列、POWERPC系列、Intel系列等芯片組成。在機器人運動控制器方面，其研究主要集中在美國和日本，并有成熟的產(chǎn)品，如美國DELTATAU公司、日本朋立株式會社等。其運動控制器以DSP技術(shù)為核心，采用基于PC的開放式結(jié)構(gòu)。
一般工業(yè)機器人公司都有自己獨立的開發(fā)環(huán)境和獨立的機器人編程語言，如日本Motoman公司、德國kuka公司、美國的Adept公司、瑞典的abb公司等。很多大學在機器人開發(fā)環(huán)境(RobotDevelopmentEnvironment)方面已有大量研究工作，提供了很多開放源碼，可在部分機器人硬件結(jié)構(gòu)下進行集成和控制操作，目前已在實驗室環(huán)境下進行了許多相關(guān)實驗。
ABB機器人控制器IRC5由一個控制模塊和一個驅(qū)動模塊組成，可選增一個過程模塊以容納定制設(shè)備和接口，如點焊、弧焊和膠合等。配備這三種模塊的靈活型控制器完全有能力控制一臺6軸機器人外加伺服驅(qū)動工件定位器及類似設(shè)備。控制模塊采用開放式系統(tǒng)架構(gòu)，配備基于商用Intel主板和處理器的工業(yè)PC機以及PCI總線。由于采用標準組件，用戶不必擔心設(shè)備淘汰問題，隨著計算機處理技術(shù)的進步能隨時進行設(shè)備升級。
庫卡開發(fā)了一個全新的、結(jié)構(gòu)清晰且注重使用開放高效數(shù)據(jù)標準的系統(tǒng)架構(gòu)。這個系統(tǒng)架構(gòu)中集成的所有安全控制(SafetyControl)、機器人控制(RobotControl)、運動控制(MotionControl)、邏輯控制(LogicControl)及工藝過程控制(ProcessControl)均擁有相同的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和基礎(chǔ)設(shè)施并可以對其進行智能化使用和分享。KUKA機器人控制軟件運行于WindowsXP+VxWorks平臺，既可以提供良好的人機交互界面，又能提供精確的實時控制。
Keba與ABB和庫卡不同，她不是機器人生產(chǎn)商，他的產(chǎn)品是工業(yè)級伺服控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多自由度機器人的控制，該控制系統(tǒng)中通過VxWorks平臺或者Windows+RTX實時擴展平臺保證軟件運行環(huán)境的實時性，通過運動規(guī)劃和運動控制單元可以實現(xiàn)對總線式伺服驅(qū)動器的控制，從而達到對機器人的精確控制。通過上述分析，可以得到如下表所示的各國機器人*廠商其機器人控制系統(tǒng)在實時性，運動控制功能以及可擴展性等方面的比較。
VxWorks中運行了兩套軟件，分別是RobotControl和SoftPLC，它們組合在一起構(gòu)成了控制系統(tǒng)軟件的核心。其中RobotControl是負責機器人的運動控制，包括機器人的軌跡規(guī)劃和插補操作，而SoftPLC則負責外圍信號采樣、邏輯控制等功能。
從機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看，對機器人軟件開發(fā)環(huán)境有兩方面的需求。一方面是來自機器人*終用戶，他們不僅使用機器人，而且希望能夠通過編程的方式賦予機器人更多的功能，這種編程往往是采用可視化編程語言實現(xiàn)的，如樂高MindStormsNXT的圖形化編程環(huán)境和微軟RoboticsStudio提供的可視化編程環(huán)境。
隨著機器人控制技術(shù)的發(fā)展，針對結(jié)構(gòu)封閉的機器人控制器的缺陷，開發(fā)“具有開放式結(jié)構(gòu)的模塊化、標準化機器人控制器”是當前機器人控制器的一個發(fā)展方向。留言新發(fā)布 -
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