什么是機器人控制系統(tǒng)？
如果僅僅有感官和肌肉，人的四肢還是不能動作。一方面是因為來自感官的信號沒有器官去接收和處理，另一方面也是因為沒有器官發(fā)出神經(jīng)信號，驅使肌肉發(fā)生收縮或舒張。
同樣，如果機器人只有傳感器和驅動器，機械臂也不能正常工作。原因是傳感器輸出的信號沒有起作用，驅動電動機也得不到驅動電壓和電流，所以機器人需要有一個控制器，用硬件坨和軟件組成一個的控制系統(tǒng)。
機器人控制系統(tǒng)的功能是接收來自傳感器的信號，根據(jù)*作任務的要求，驅動機械臂中的各臺電動機就像我們?nèi)说幕顒有枰蕾囎陨淼母泄僖粯?，機器人的運動控制離不開傳感器。
機器人需要用傳感器來各種狀態(tài)。機器人的內(nèi)部傳感器信號被用來反映機械臂關節(jié)的實際運動狀態(tài)，機器人的外部傳感器信號被用來工作環(huán)境的變化。
所以機器人的神經(jīng)與大腦組合起來才能成一個完整的機器人控制系統(tǒng)。
機器人的運動控制系統(tǒng)包含哪些方面？
執(zhí)行機構----伺服電機或步進電機；
驅動機構----伺服或者步進驅動器；
控制機構----運動控制器，做路徑和電機聯(lián)動的算法運算控制；
控制方式----有固定執(zhí)行動作方式的，那就編好固定參數(shù)的程序給運動控制器；如果有加視覺系統(tǒng)或者其他傳感器的，根據(jù)傳感器信號，就編好不固定參數(shù)的程序給運動控制器。
機器人控制系統(tǒng)的基本功能
控制機械臂末端執(zhí)行器的運動位置（ 即控制末端執(zhí)行器經(jīng)過的點和移動路徑）
控制機械臂的運動姿態(tài)（即控制相鄰兩個活動構件的相對位置）
控制運動速度（即控制末端執(zhí)行器運動位置隨時間變化的規(guī)律）
控制運動加速度（即控制末端執(zhí)行器在運動過程中的速度變化）
控制機械臂中各動力關節(jié)的輸出轉矩：（即控制對*作對象施加的作用力）
具備*作方便的人機交互功能，機器人通過記憶和再現(xiàn)來完成規(guī)定的任務
使機器人對外部環(huán)境有和感覺功能。工業(yè)機器人配備視覺、力覺、觸覺等傳感器進行測量、識別，判斷作業(yè)條件的變化。
工業(yè)機器人控制系統(tǒng)
1、工業(yè)機器人控制系統(tǒng)硬件結構
控制器是機器人系統(tǒng)的核心，國外有關公司對我國實行嚴密封鎖。近年來隨著微電子技術的發(fā)展，微處理器的性能越來越高，而價格則越來越便宜，目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)了1-2美金的32位微處理器。高性價比的微處理器為機器人控制器帶來了新的發(fā)展機遇，使開發(fā)低成本、高性能的機器人控制器成為可能。為了保證系統(tǒng)具有足夠的計算與存儲能力，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。
此外，由于已有的通用芯片在功能和性能上不能完全滿足某些機器人系統(tǒng)在價格、性能、集成度和接口等方面的要求，這就產(chǎn)生了機器人系統(tǒng)對SoC（SystemonChip）技術的需求，將特定的處理器與所需要的接口集成在一起，可簡化系統(tǒng)外圍電路的設計，縮小系統(tǒng)尺寸，并成本。例如，Actel公司將NEOS或ARM7的處理器內(nèi)核集成在其FPGA產(chǎn)品上，形成了一個完整的SoC系統(tǒng)。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技術為核心，采用基于PC的開放式結構。
2、工業(yè)機器人控制系統(tǒng)體系結構
在控制器體系結構方面，其研究是功能劃分和功能之間信息交換的規(guī)范。在開放式控制器體系結構研究方面，有兩種基本結構，一種是基于硬件層次劃分的結構，該類型結構比較簡單，在日本，體系結構以硬件為基礎來劃分，如三菱重工株式會社將其生產(chǎn)的PA210可攜帶式通用智能臂式機器人的結構劃分為五層結構；另一種是基于功能劃分的結構，它將軟硬件一同考慮，其是機器人控制器體系結構研究和發(fā)展的方向。
3、控制軟件開發(fā)環(huán)境
在機器人軟件開發(fā)環(huán)境方面，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構下進行集成和控制*作，目前已在實驗室環(huán)境下進行了許多相關實驗。
國內(nèi)外現(xiàn)有的機器人系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境有TeamBots，v.2.0e、ARIA，V.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。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。
4、機器人專用*作系統(tǒng)
（4）μC/OS-Ⅱ，μC/OS-Ⅱ是著名的源代碼公開的實時內(nèi)核，是專為嵌入式應用設計的，可用于8位，16位和32位單片機或數(shù)字信號處理器（DSP）。它的主要特點是公開源代碼、可移植性好、可固化、可裁剪性、占先式內(nèi)核、可確定性等。
（5）DSP/BIOS，DSP/BIOS是TI公司特別為其TMS320C6000TM，TMS320C5000TM和TMS320C28xTM系列DSP平臺所設計開發(fā)的一個尺寸可裁剪的實時多任務*作系統(tǒng)內(nèi)核，是TI公司的CodeComposerStudioTM開發(fā)工具的組成部分之一。DSP/BIOS主要由三部分組成：多線程實時內(nèi)核；實時分析工具；芯片支持庫。利用實時*作系統(tǒng)開發(fā)程序，可以方便快速的開發(fā)復雜的DSP程序。
5、機器人伺服通信總線技術
目前上還沒有專用于機器人系統(tǒng)中的伺服通信總線，在實際應用過程中，通常根據(jù)系統(tǒng)需求，把常用的一些總線，如以太網(wǎng)、CAN、1394、SERCOS、USB、RS-485等用于機器人系統(tǒng)中。當前大部分通信控制總線可以歸納為兩類，即基于RS-485和線驅動技術的串行總線技術和基于實時工業(yè)以太網(wǎng)的高速串行總線技術。
智能機器人控制系統(tǒng)
(1)開放性模塊化的控制系統(tǒng)體系結構：采用分布式CPU計算機結構，分為機器人控制器(RC)，運動控制器(MC)，光電隔離I/O控制板、傳感器處理板和編程示教盒等。機器人控制器(RC)和編程示教盒通過串口/CAN總線進行通訊。機器人控制器(RC)的主計算機完成機器人的運動規(guī)劃、插補和位置伺服以及主控邏輯、數(shù)字I/O、傳感器處理等功能，而編程示教盒完成信息的顯示和按鍵的輸入。
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1.需求背景1）建立覆蓋加工車間的分布式控制網(wǎng)絡，實現(xiàn)NC程序的有效調(diào)用、穩(wěn)定有效傳輸和在線加工等，
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