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机器人控制系统设计(毕业设计)文献综述--第1页

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

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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：

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