什么是機器人控制系統?

2020年04月24日

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出神經信號,驅使肌肉發生收縮或舒張。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。
機器人控制系統的功能是接收來自傳感器的檢測信號,根據操作任務的要求,驅動機械臂中的各臺電動機就像我們人的活動需要依賴自身的感官一樣,機器人的運動控制離不開傳感器。機器人需要用傳感器來檢測各種狀態。機器人的內部傳感器信號被用來反映機械臂關節的實際運動狀態,機器人的外部傳感器信號被用來檢測工作環境的變化。
所以機器人的神經與大腦組合起來才能成一個完整的機器人控制系統。
機器人的運動控制系統包含哪些方面?
執行機構----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,做路徑和電機聯動的算法運算控制;
控制方式----有固定執行動作方式的,那就編好固定參數的程序給運動控制器;
如果有加視覺系統或者其他傳感器的,根據傳感器信號,就編好不固定參數的程序給運動控制器。
機器人控制系統的基本功能
1.控制機械臂末端執行器的運動位置(即控制末端執行器經過的點和移動路徑);
2.控制機械臂的運動姿態(即控制相鄰兩個活動構件的相對位置);
3.控制運動速度(即控制末端執行器運動位置隨時間變化的規律);
4.控制運動加速度(即控制末端執行器在運動過程中的速度變化);
5.控制機械臂中各動力關節的輸出轉矩:(即控制對操作對象施加的作用力);
6.具備操作方便的人機交互功能,機器人通過記憶和再現來完成規定的任務;
7.使機器人對外部環境有檢測和感覺功能。工業機器人配備視覺、力覺、觸覺等傳感器進行測量、識別,判斷作業條件的變化。
工業機器人控制系統
1、工業機器人控制系統硬件結構
控制器是機器人系統的核心,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,目前市場上已經出現了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展機遇,使開發低成本、高性能的機器人控制器成為可能。為了保證系統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在價格、性能、集成度和接口等方面的要求,這就產生了機器人系統對SoC(Systemon Chip)技術的需求,將特定的處理器與所需要的接口集成在一起,可簡化系統外圍電路的設計,縮小系統尺寸,并降低成本。
例如,Actel公司將NEOS或ARM7的處理器內核集成在其FPGA產品上,形成了一個完整的SoC系統。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。

來源:深圳市泰科智能伺服技術有限公司
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