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去年工信部發(fā)布《意見(jiàn)》明確提出了我國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展目標(biāo)，即開(kāi)發(fā)滿足用戶需求的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成技術(shù)、主機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)及關(guān)鍵零部件制造技術(shù)，突破一批核心技術(shù)和關(guān)鍵零部件，提升量大面廣主流產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性指標(biāo)，在重要工業(yè)制造領(lǐng)域推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人的規(guī)�；痉稇�(yīng)用。
隨著中國(guó)“用工荒”的進(jìn)一步上演，越來(lái)越多的企業(yè)考慮用機(jī)器人來(lái)替代工人以應(yīng)對(duì)這種局面，這也使得工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)需求進(jìn)一步加大，各地紛紛結(jié)合自有優(yōu)勢(shì)發(fā)展工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。
機(jī)器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由機(jī)器人的機(jī)構(gòu)部分、傳感器組、控制部分及信息處理部分組成。其中控制系統(tǒng)是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的一個(gè)核心環(huán)節(jié)，如何設(shè)計(jì)好一個(gè)機(jī)器控制系統(tǒng)是行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。
目前，機(jī)器人控制系統(tǒng)將向著基于PC機(jī)的開(kāi)放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化，伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的數(shù)字化和分散化。
近幾年，日本、美國(guó)和歐洲一些國(guó)家都在開(kāi)發(fā)具有開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的機(jī)器人控制器，如日本安川公司基于PC開(kāi)發(fā)的具有開(kāi)放式結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)功能的機(jī)器人控制器．我國(guó)863計(jì)劃智能機(jī)器人主題也已對(duì)這方面的研究立項(xiàng)，以下是拓野機(jī)器人執(zhí)行總裁凌琳對(duì)工業(yè)機(jī)器人控制器目前發(fā)展的現(xiàn)狀的分析。
機(jī)器人控制器研發(fā)現(xiàn)狀
目前機(jī)器人控制器多采用計(jì)算能力較強(qiáng)的ARM系列、DSP系列、POWERPC系列、Intel系列等芯片組成。在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器方面，其研究主要集中在美國(guó)和日本，并有成熟的產(chǎn)品，如美國(guó)DELTATAU公司、日本朋立株式會(huì)社等。其運(yùn)動(dòng)控制器以DSP技術(shù)為核心，采用基于PC的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)。
一般工業(yè)機(jī)器人公司都有自己獨(dú)立的開(kāi)發(fā)環(huán)境和獨(dú)立的機(jī)器人編程語(yǔ)言，如日本Motoman公司、德國(guó)KUKA公司、美國(guó)的Adept公司、瑞典的ABB公司等。很多大學(xué)在機(jī)器人開(kāi)發(fā)環(huán)境(RobotDevelopmentEnvironment)方面已有大量研究工作，提供了很多開(kāi)放源碼，可在部分機(jī)器人硬件結(jié)構(gòu)下進(jìn)行集成和控制操作，目前已在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行了許多相關(guān)實(shí)驗(yàn)。
ABB機(jī)器人控制器IRC5由一個(gè)控制模塊和一個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊組成，可選增一個(gè)過(guò)程模塊以容納定制設(shè)備和接口，如點(diǎn)焊、弧焊和膠合等。配備這三種模塊的靈活型控制器完全有能力控制一臺(tái)6軸機(jī)器人外加伺服驅(qū)動(dòng)工件定位器及類(lèi)似設(shè)備�？刂颇K采用開(kāi)放式系統(tǒng)架構(gòu)，配備基于商用Intel主板和處理器的工業(yè)PC機(jī)以及PCI總線。由于采用標(biāo)準(zhǔn)組件，用戶不必?fù)?dān)心設(shè)備淘汰問(wèn)題，隨著計(jì)算機(jī)處理技術(shù)的進(jìn)步能隨時(shí)進(jìn)行設(shè)備升級(jí)。
庫(kù)卡開(kāi)發(fā)了一個(gè)全新的、結(jié)構(gòu)清晰且注重使用開(kāi)放高效數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)架構(gòu)。這個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)中集成的所有安全控制（SafetyControl）、機(jī)器人控制（RobotControl）、運(yùn)動(dòng)控制（MotionControl）、邏輯控制（LogicControl）及工藝過(guò)程控制（ProcessControl）均擁有相同的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和基礎(chǔ)設(shè)施并可以對(duì)其進(jìn)行智能化使用和分享。KUKA機(jī)器人控制軟件運(yùn)行于WindowsXP+VxWorks平臺(tái)，既可以提供良好的人機(jī)交互界面，又能提供精確的實(shí)時(shí)控制。
Keba與ABB和庫(kù)卡不同，她不是機(jī)器人生產(chǎn)商，他的產(chǎn)品是工業(yè)級(jí)伺服控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多自由度機(jī)器人的控制，該控制系統(tǒng)中通過(guò)VxWorks平臺(tái)或者Windows+RTX實(shí)時(shí)擴(kuò)展平臺(tái)保證軟件運(yùn)行環(huán)境的實(shí)時(shí)性，通過(guò)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)控制單元可以實(shí)現(xiàn)對(duì)總線式伺服驅(qū)動(dòng)器的控制，從而達(dá)到對(duì)機(jī)器人的精確控制。通過(guò)上述分析，可以得到如下表所示的各國(guó)機(jī)器人標(biāo)桿廠商其機(jī)器人控制系統(tǒng)在實(shí)時(shí)性，運(yùn)動(dòng)控制功能以及可擴(kuò)展性等方面的比較。
VxWorks中運(yùn)行了兩套軟件，分別是RobotControl和SoftPLC，它們組合在一起構(gòu)成了控制系統(tǒng)軟件的核心。其中RobotControl是負(fù)責(zé)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制，包括機(jī)器人的軌跡規(guī)劃和插補(bǔ)操作，而SoftPLC則負(fù)責(zé)外圍信號(hào)采樣、邏輯控制等功能。
從機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展來(lái)看，對(duì)機(jī)器人軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境有兩方面的需求。一方面是來(lái)自機(jī)器人最終用戶，他們不僅使用機(jī)器人，而且希望能夠通過(guò)編程的方式賦予機(jī)器人更多的功能，這種編程往往是采用可視化編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的，如樂(lè)高M(jìn)indStormsNXT的圖形化編程環(huán)境和微軟RoboticsStudio提供的可視化編程環(huán)境。
隨著機(jī)器人控制技術(shù)的發(fā)展，針對(duì)結(jié)構(gòu)封閉的機(jī)器人控制器的缺陷，開(kāi)發(fā)“具有開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)器人控制器”是當(dāng)前機(jī)器人控制器的一個(gè)發(fā)展方向。
