机器人控制系统设计(毕业设计)文献综述.pdfVIP

一、前言

1.课题研究的意义，国内外研究现状和发展趋势

1。1课题研究的意义

随着机器人在工业装配线的应用越来越广泛,工业环境对其控制系统的要求也

越来越高,所以开放式机器人控制系统的设计具有工程实际意义.

课题以一四自由度关节型机器人研制为背景，设计机器人运动控制系统的硬件

电路和软件结构，对机器人的运动控制电路进行设计，实现机器人按照预定轨迹或

自主运动控制功能。

在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下：

①以提高生产过程中的自动化程度

应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配

等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。

②以改善劳动条件，避免人身事故

在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污

染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用

机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。

③可以减轻人力,并便于有节奏的生产

应用机械手代替人进行工作,这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机

械手可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面.因此，在自动化机床的综合加

工自动线上，目前几乎都没有机械手,以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便

于有节奏的进行工作生产

随着机器人技术的发展，机器人应用领域的不断扩大,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、

人工智能等）的研究成果应用到机器人控制系统的实时操作中,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、标准化机器人，其控制系统的研究无疑

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大意义。

1.2国内外研究现状和发展趋势

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

有开放式结构的有开放式结构的模块模块化、化、标准标准化机器人控制器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开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。

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，开发一个

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。

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—axiesController)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。

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