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機器人控制器的作用_機器人控制器分為哪兩種方

機器人控制器的作用　　機器人控制器作為工業(yè)機器人最為核心的零部件之一，對機器人的性能起著決定性的影響，在一定程度上影響著機器人的發(fā)展。　　控制器是機器人的核心部件，它實施焊接機器人的全部信息處理和對機械手的運動控制。焊接車間中到處充滿了煙霧和火光，工作環(huán)境非常惡劣。自從使用焊接機器人進行焊接，工人終于遠離了這樣的工作環(huán)境，焊接機器人的組成有一個特別重要的組件就是控制器，工業(yè)焊接機器人控制器大多采用二級計算機結(jié)構(gòu)，虛線框內(nèi)為第一級計算機，它的任務(wù)是規(guī)劃和管理。機器人在示教狀態(tài)時，接受示教系統(tǒng)送來的各示教點位置和姿態(tài)信息、運動參數(shù)和工藝參數(shù)，并通過計算把各點的示教（關(guān)節(jié)）坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換成直角坐標(biāo)值，存入計算機內(nèi)存。　　焊接機器人在再現(xiàn)狀態(tài)時，從內(nèi)存中逐點取出其位置和姿態(tài)坐標(biāo)值，按一定的時間節(jié)拍（又稱采樣周期）對它進行圓弧或直線插補運算，算出各插補點的位置和姿態(tài)坐標(biāo)值，這就是路徑規(guī)劃生成。然后逐點的把各插補點的位置和姿態(tài)坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換成關(guān)節(jié)坐標(biāo)值，分送至各個關(guān)節(jié)。這就是第一級計算機的規(guī)劃全過程。　　機器人控制器分為哪兩種方式　　機器人控制器是根據(jù)指令以及傳感信息控制機器人完成一定的動作或作業(yè)任務(wù)的裝置，它是機器人的心臟，決定了機器人性能的優(yōu)劣，從機器人控制算法的處理方式來看，可分為串行、并行兩種結(jié)構(gòu)類型。　　串行處理結(jié)構(gòu)：　　所謂的串行處理結(jié)構(gòu)是指機器人的控制算法是由串行機來處理，對于這種類型的控制器，從計算機結(jié)構(gòu)、控制方式來劃分，又可分為以下幾種：　?。?）單CPU結(jié)構(gòu)、集中控制方式用一臺功能較強的計算機實現(xiàn)全部控制功能，在早期的機器人中，如Hero-I，Robot-I等，就采用這種結(jié)構(gòu)，但控制過程中需要許多計算（如坐標(biāo)變換），因此這種控制結(jié)構(gòu)速度較慢。　?。?）二級CPU結(jié)構(gòu)、主從式控制方式一級CPU為主機，擔(dān)當(dāng)系統(tǒng)管理、機器人語言編譯和人機接口功能，同時也利用它的運算能力完成坐標(biāo)變換、軌跡插補，并定時地把運算結(jié)果作為關(guān)節(jié)運動的增量送到公用內(nèi)存，供二級CPU讀??；二級CPU完成全部關(guān)節(jié)位置數(shù)字控制。這類系統(tǒng)的兩個CPU總線之間基本沒有聯(lián)系，僅通過公用內(nèi)存交換數(shù)據(jù)，是一個松耦合的關(guān)系。對采用更多的CPU進一步分散功能是很困難的。日本于70年代生產(chǎn)的Motoman機器人（5關(guān)節(jié)，直流電機驅(qū)動）的計算機系統(tǒng)就屬于這種主從式結(jié)構(gòu)。　?。?）多CPU結(jié)構(gòu)、分布式控制方式　　目前，普遍采用這種上、下位機二級分布式結(jié)構(gòu)，上位機負責(zé)整個系統(tǒng)管理以及運動學(xué)計算、軌跡規(guī)劃等。下位機由多CPU組成，每個CPU控制一個關(guān)節(jié)運動，這些CPU和主控機聯(lián)系是通過總線形式的緊耦合，這種結(jié)構(gòu)的控制器工作速度和控制性能明顯提高。但這些多CPU系統(tǒng)共有的特征都是針對具體問題而采用的功能分布式結(jié)構(gòu)，即每個處理器承擔(dān)固定任務(wù)，目前世界上大多數(shù)商品化機器人控制器都是這種結(jié)構(gòu)。　　控制器計算機控制系統(tǒng)中的位置控制部分，幾乎無例外地采用數(shù)字式位置控制。　　以上幾種類型的控制器都是采用串行機來計算機器人控制算法，它們存在一個共同的弱點：計算負擔(dān)重、實時性差。所以大多采用離線規(guī)劃和前饋補償解耦等方法來減輕實時控制中的計算負擔(dān)，當(dāng)機器人在運行中受到干擾時其性能將受到影響，更難以保證高速運動中所要求的精度指標(biāo)。　　并行處理結(jié)構(gòu)：　　并行處理技術(shù)是提高計算速度的一個重要而有效的手段，能滿足機器人控制的實時性要求，從文獻來看，關(guān)于機器人控制器并行處理技術(shù)，人們研究較多的是機器人運動學(xué)和動力學(xué)的并行算法及其實現(xiàn).1982年J.Y.S.Luh首次提出機器人動力學(xué)并行處理問題，這是因為關(guān)節(jié)型機器人的動力學(xué)方程是一組非線性強耦合的二階微分方程，計算十分復(fù)雜，提高機器人動力學(xué)算法計算速度也為實現(xiàn)復(fù)雜的控制算法如：計算力矩法、非線性前饋法、自適應(yīng)控制法等打下基礎(chǔ)。開發(fā)并行算法的途徑之一就是改造串行算法，使之并行化，然后將算法映射到并行結(jié)構(gòu)。一般有兩種方式，一是考慮給定的并行處理器結(jié)構(gòu)，根據(jù)處理器結(jié)構(gòu)所支持的計算模型，開發(fā)算法的并行性;二是首先開發(fā)算法的并行性，然后設(shè)計支持該算法的并行處理器結(jié)構(gòu)，以達到最佳并行效率。　　精彩閱讀推薦：　　機器人控制器的主要功能_機器人控制器存在的問題有哪些　　常見的機器人控制器

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