控制系統(tǒng)：工業(yè)機器人的“大腦”助力智能工廠建設(shè)

就如人的四肢需要大腦的指揮才能行動，工業(yè)機器人也需要大腦的指揮才能工作。而控制系統(tǒng)素有“工業(yè)機器人大腦”之稱，工業(yè)機器人有了控制系統(tǒng)才能讓自己的機械手臂正常運轉(zhuǎn)，才能實現(xiàn)真正的智能工廠。那么，工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)究竟是怎樣的？下面，小編就化身技術(shù)達人，為大家講解一番。

講解之前，先來普及概念。什么是控制系統(tǒng)？機器人的控制系統(tǒng)一般都用于接收傳感器的檢測信號，并根據(jù)操作任務(wù)的要求來驅(qū)動機械臂中的各臺電動機正常運轉(zhuǎn)。就像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(tài)，其內(nèi)部傳感器信號被用來反映機械臂關(guān)節(jié)的實際運動狀態(tài)，外部傳感器信號則被用來檢測工作環(huán)境的變化。而機器人的內(nèi)外部傳感系統(tǒng)組合起來才能成一個完整的控制系統(tǒng)。

一個完整的工業(yè)機器人運動控制系統(tǒng)包含四個部分：執(zhí)行機構(gòu)----伺服電機或步進電機；驅(qū)動機構(gòu)----伺服或者步進驅(qū)動器；控制機構(gòu)----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。這四個部分各司其職，才能讓機器人達到理想的運行效果。那么，機器人控制系統(tǒng)有哪些基本功能呢？

簡而言之，工業(yè)機器人控制系統(tǒng)有以下幾項基本功能：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(gòu)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(guān)節(jié)的輸出轉(zhuǎn)矩：（即控制對操作對象施加的作用力）；具備操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(wù)；使機器人對外部環(huán)境有檢測和感覺功能。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。

由此來看，控制系統(tǒng)對于工業(yè)機器人來說可謂至關(guān)重要，控制著工業(yè)機器人運作的方方面面。而這樣的精準(zhǔn)的控制是由哪些技術(shù)實現(xiàn)的呢？就小編梳理的情況來看，工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下幾個：

開放性模塊化的控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)：采用分布式CPU計算機結(jié)構(gòu)，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。

模塊化層次化的控制器軟件系統(tǒng)：軟件系統(tǒng)建立在基于開源的實時多任務(wù)操作系統(tǒng)Linux上，采用分層和模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，以實現(xiàn)軟件系統(tǒng)的開放性。整個控制器軟件系統(tǒng)分為三個層次：硬件驅(qū)動層、核心層和應(yīng)用層。三個層次分別面對不同的功能需求，對應(yīng)不同層次的開發(fā)，系統(tǒng)中各個層次內(nèi)部由若干個功能相對對立的模塊組成，這些功能模塊相互協(xié)作共同實現(xiàn)該層次所提供的功能。

機器人的故障診斷與安全維護技術(shù)：通過各種信息，對機器人故障進行診斷，并進行相應(yīng)維護，是保證機器人安全性的關(guān)鍵技術(shù)。

網(wǎng)絡(luò)化機器人控制器技術(shù)：目前機器人的應(yīng)用工程由單臺機器人工作站向機器人生產(chǎn)線發(fā)展，機器人控制器的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)變得越來越重要?？刂破魃暇哂写?、現(xiàn)場總線及以太網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)功能?？捎糜跈C器人控制器之間和機器人控制器同上位機的通訊，便于對機器人生產(chǎn)線進行監(jiān)控、診斷和管理。

工業(yè)機器人控制系統(tǒng)是機器人的大腦，是決定機器人功能和性能的主要因素。而工業(yè)機器人控制技術(shù)的主要任務(wù)就是控制工業(yè)機器人在工作空間中的運動位置、姿態(tài)和軌跡、操作順序及動作的時間等。具有編程簡單、軟件菜單操作、友好的人機交互界面、在線操作提示和使用方便等特點。