机器人控制系统功能及构成详解

　　机器人控制器作为工业机器人的核心部件之一，对机器人的性能有着决定性的影响，并在一定程度上影响着机器人的发展。它通常由四部分组成：输入、输出、控制元件和算法。在一个简单的机器人系统中，对应的原始组件是：输入：传感器，包括声纳、红外、相机、陀螺仪、加速度计、指南针等。；输出：控制元件，通常为电机；控制目标：如机器人路径跟踪。机器人控制系统功能及构成详解？

　　机器人控制系统的定义

　　机器人控制系统的功能是接收来自传感器的检测信号。根据操作任务的要求驱动机械臂中的每个电机。正如人类活动依赖于自己的关节一样，机器人的运动控制也离不开传感器。机器人需要使用传感器来检测各种状态。机器人的内部传感器信号用于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用于检测工作环境的变化，因此机器人的神经和大脑结合起来形成一个完整的机器人控制系统。

　　控制模式：如果有固定的执行模式，为运动控制器准备一个固定的参数程序；如果存在视觉系统或其他传感器，则根据传感器信号用非固定参数编程运动控制器。

　　工业机器人控制系统简介

　　（1）工业机器人控制系统的硬件结构

　　控制器是机器人系统的核心。相关外国公司对中国实施了严格的技术封锁，限制了国内技术的发展。近年来，随着微电子技术的发展，微处理器的性能越来越高，但价格却越来越便宜。目前，市场上有32个微处理器，价值1-2美元。

　　高性价比的微处理器为机器人控制器带来了新的发展机遇，使开发低成本、高性能的机器人控制器成为可能。为了确保系统具有足够的计算和存储能力，目前大多数机器人控制器都使用ARM系列、DSP系列、POWERPC系列、Intel系列等具有强大计算能力的芯片。

　　（2）工业机器人控制系统结构

　　在控制器系统结构方面，重点研究了功能划分和功能间信息交换的规范。在开放式控制器体系结构的研究中，有两种基本结构，一种是基于硬件层次结构。这种结构相对简单。在日本，系统结构基于硬件。例如，三菱重工有限公司生产的PA210便携式通用智能手臂机器人分为五层；另一种是基于功能划分，兼顾软硬件的结构，这是机器人控制器系统结构的研究方向。

　　机器人控制系统的基本功能

　　存储功能：存储操作顺序、移动路径、移动模式、移动速度和与生产过程相关的信息；教学功能：离线编程、在线教学、间接教学。在线教学包括教学盒和指导教学；人机界面：示教盒、操作面板、显示屏；传感器接口：位置检测、视觉、触觉、力觉等；故障诊断安全保护功能：系统状态监测、故障状态安全保护和故障自诊断。