机器人控制系统的发展现状及展望

2014-10-13 09:50

　　但是，机器人自诞生以來，特别是工业机器人所采用的控制器基本上都是开发者基于自己的独立结构进行开发的，采用专用计箅机、专用机器人语言、专用操作系统、专用微处理器。这样的机器人控制器已不能满足现代工业发展的要求。

　　从前面提到的两类机器人控制器来看，串行处理结构控制器的结构封闭，功能单一，且计箅能力差，难以保证实时控制的要求，所以目前绝人多数商用机器人都是釆用单轴PID控制，难以满足机器人控制的高速、高精度的要求。虽然分布式结构在一定层次上是开放的，可以根据需要增加更多的处理器，以满足传感器处理和通讯的需要，但它只是在有限范围内开放。

　　并行处理结构控制器虽然能从计箅速度上有了很大突破，能保证实时控制的需要，但我们必须看到还存在许多问题。目前的并行处理控制器研究一般集中于机器人运动学、动力学模型的并行处理方面，基于并行算法和多处理器结构的映射特征来设计，即通过分解给定任务，得到若干子任务，列山数据相关流图，实现各子任务在对应处理器上的并行处理。由于并行算法中通讯、同步等内在特点，如程序设计不当则易出现锁死与通讯堵塞等现象。

　　综合起来，现有机器人控制器存在很多问题，如：

　　(1)开放性差

　　局限于“专用计算机、专用机器人语言、专用微处理器”的封闭式结构。封闭的控制器结构使其具有特定的功能、适应于特定的环境，不便于对系统进行扩展和改进。

　　(2)软件独立性差

　　软件结构及其逻辑结构依赖于处理器硬件，难以在不同的系统间移植。

　　(3)容错性差

　　由干并行计算中的数据相关性、通讯及同步等内在特点，控制器的容错性能变差，其中一个处理器出故障可能导致整个系统的瘫痪。

　　(4)扩展性差

　　目前，机器人控制器的研究着重于从关节这一级来改善和提高系统的性能。由于结构的封闭性，难以根据需要对系统进行扩展，如增加传感器控制等功能模块。

　　(5)缺少网络功能

　　现在几乎所有的机器人控制器都没有网络功能。

　　总起来看，前面提到的无论串行结构还是并行结构的机器人控制器都不是开放式结构，无论从软件还是硬件都难以扩充和更改。例如，商品化的Motoman机器人的控制器是不开放的，用户难以根据自己需要对其修改、扩充功能，通常的做法是对其详细解剖分析，然后对其改造。

　　机器人控制器的展望

　　随着机器人控制技术的发展，针对结构封闭的机器人控制器的缺陷，开发“具有开放式结构的模块化、标准化机器人控制器”是当前机器人控制器的一个发展方向。近几年，日本、美国和欧洲一些国家都在开发具有幵放式结构的机器人控制器，如日本安川公司基于PC开发的具有开放式结构、网络功能的机器人控制器。我国863计划智能机器人主题也已对这方面的研究立项。

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