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什么是机器人控制系统?

2020-04-21 11:18:312000
如果仅仅有感官和肌肉,人的四肢还是不能动作。一方面是因为来自感官的信号没有器官去接收和处理,另一方面也是因为没有器官发出神经信号,驱使肌肉发生收缩或舒张。同样,如果机器人只有传感器和驱动器,机械臂也不能正常工作。原因是传感器输出的信号没有起作用,驱动电动机也得不到驱动电压和电流,所以机器人需要有一个控制器,用硬件坨和软件组成一个的控制系统。
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,驱动机械臂中的各台电动机就像我们人的活动需要依赖自身的感官一样,机器人的运动控制离不开传感器。机器人需要用传感器来检测各种状态。机器人的内部传感器信号被用来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被用来检测工作环境的变化。
所以机器人的神经与大脑组合起来才能成一个完整的机器人控制系统。
机器人的运动控制系统包含哪些方面?
执行机构----伺服电机或步进电机;
驱动机构----伺服或者步进驱动器;
控制机构----运动控制器,做路径和电机联动的算法运算控制;
控制方式----有固定执行动作方式的,那就编好固定参数的程序给运动控制器;
如果有加视觉系统或者其他传感器的,根据传感器信号,就编好不固定参数的程序给运动控制器。
机器人控制系统的基本功能
1.控制机械臂末端执行器的运动位置(即控制末端执行器经过的点和移动路径);
2.控制机械臂的运动姿态(即控制相邻两个活动构件的相对位置);
3.控制运动速度(即控制末端执行器运动位置随时间变化的规律);
4.控制运动加速度(即控制末端执行器在运动过程中的速度变化);
5.控制机械臂中各动力关节的输出转矩:(即控制对操作对象施加的作用力);
6.具备操作方便的人机交互功能,机器人通过记忆和再现来完成规定的任务;
7.使机器人对外部环境有检测和感觉功能。工业机器人配备视觉、力觉、触觉等传感器进行测量、识别,判断作业条件的变化。
工业机器人控制系统
1、工业机器人控制系统硬件结构
控制器是机器人系统的核心,国外有关公司对我国实行严密封锁。近年来随着微电子技术的发展,微处理器的性能越来越高,而价格则越来越便宜,目前市场上已经出现了1-2美金的32位微处理器。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。为了保证系统具有足够的计算与存储能力,目前机器人控制器多采用计算能力较强的ARM系列、DSP系列、POWERPC系列、Intel系列等芯片组成。
此外,由于已有的通用芯片在功能和性能上不能完全满足某些机器人系统在价格、性能、集成度和接口等方面的要求,这就产生了机器人系统对SoC(Systemon Chip)技术的需求,将特定的处理器与所需要的接口集成在一起,可简化系统外围电路的设计,缩小系统尺寸,并降低成本。
例如,Actel公司将NEOS或ARM7的处理器内核集成在其FPGA产品上,形成了一个完整的SoC系统。在机器人运动控制器方面,其研究主要集中在美国和日本,并有成熟的产品,如美国DELTATAU公司、日本朋立株式会社等。其运动控制器以DSP技术为核心,采用基于PC的开放式结构。
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