机器人控制系统的发展现状及展望
开放式结构机器人控制器是指:控制器设计的各个层次对用户开放,用户可以方便的扩展和改进其:性能。其主要思想是:
(1)利用基于非封闭式计算机平台的开发系统,如Sun,SGI,PC's。有效利用标准计算机平台的软、硬件资源为控制器扩展创造条件。
(2)利用标准的操作系统,如Unix,Vxwork和标准的控制语言,如C,C++。采用标准操作系统和控制语言,从而可以改变各种专用机器人语言并存且互不兼容的局面。
(3)采用标准总线结构,使得为扩展控制器性能而必须的硬件,如各种传感器,I/O板、运动控制板可以很容易的集成到原系统。
(4)利用网络通讯,实现资源共享或远程通讯。目前,几乎所有的控制器都没有网络功能,利用网络通讯功能可以提高系统变化的柔性。
我们可以根据上述思想设计具有开放式结构的机器人控制器。而且设计过程中要尽可能做到模块化。模块化是系统设计和建立的一种现代方法,按模块化方法设计,系统由多种功能模块组成,各模块完整而单一。这样建立起来的系统,不仅性能好、幵发周期短而且成本较低。模块化还使系统开放,易于修改、重构和添加配背功能。基于多自主体概念设计的新型控制器就是按模块化方法设计的,系统由数据厍模块、通讯模块、传感器信息模块、人机接口模块、调度模块、规划模块、佝服控制模块等7个模块构成。
新型的机器人控制器应有以下特色:
(1)开放式系统结构
采用开放式软件、硬件结构,可以根据需要方便的扩充功能,使其适用不同类型机器人或机器人化自动生产线。
(2)合理的模块化设计
对硬件来说,根据系统耍求和电气特性,按模块化设计,这不仅方便安装和维护,且提高了系统的可靠性,系统结构也更为紧凑。
(3)有效的任务划分
不同的子任务由不同的功能模块实现,以利于修改、添加、配置功能。
(4)实时性、多任务要求
机器人控制器必须能在确泣的时间内完成对外部中断的处理,并且珂以使多个任务同时进行。
(5)网络通讯功能
利用网络通讯的功能,以便于实现资源共享或多台机器人协同工作。
(6)形象直观的人机接口
另外,机器人控制器中,运动控制板是必不可少的。由于机器人性能的不同,对运动控制板的要求也不同。美国De1taTau公司推出的PMAC(Programinable Multi-axies Controller)在国内外引起重视。PMAC是一种功能强大的运动控制器,它全面地开发了DSP技术的强大功能,为用户提供了很强的功能和很大的灵活性。借助于Motorola公司的DSP56001数字信号处理器,PMAC可以同时操纵1-8轴,比起其他运动控制板來说,有很多可取之处。
由于适用于机器人控制的软、硬件种类繁多和现代技术的飞速发展,开发-个结构完全开放的标准化机器人控制器存在一定困难,但应用现有技术,如工业PC良好的开放性、安全性和联网性,标准的实时多任务操作系统,标准的总线结构,标准接口等,打破现有机器人控制器结构封闭的局面,开发结构开放性、功能模块化的标准化机器人控制器是完全可行的。
随着机器人技术的发展,机器人应用领域的不断扩人,对机器人的性能提出了更高的要求,因此,如何有效地将其他领域(如图像处理、声音识别、最优控制、人智能等)的研究成来应用到机器人控制系统的实时操中,是一项富有挑战性的研究工作。而具有开放式结构的模块化、标推化机器人控制器的研究无疑对提高机器人性能和自主能力、推动机器人技术的发展具有重要意义。
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