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工業(yè)機器人控制系統分類

　　1、程序控制系統：給每一個自由度施加一定規(guī)律的控制作用，機器人就可實現要求的空間軌跡。

　　2、自適應控制系統：當外界條件變化時，為保證所要求的品質或為了隨著經驗的積累而自行改善控制品質，其過程是基于操作機的狀態(tài)和伺服誤差的觀察，再調整非線性模型的參數，一直到誤差消失為止。這種系統的結構和參數能隨時間和條件自動改變。

　　3、人工智能系統：事先無法編制運動程序，而是要求在運動過程中根據所獲得的周圍狀態(tài)信息，實時確定控制作用。

　　4、點位式：要求機器人準確控制末端執(zhí)行器的位姿，而與路徑無關。?

　　5、軌跡式：要求機器人按示教的軌跡和速度運動。

　　6、控制總線：標準總線控制系統。采用標準總線作為控制系統的控制總線，如VME、MULTI-bus、STD-bus、PC-bus。

　　7、自定義總線控制系統：由生產廠家自行定義使用的總線作為控制系統總線。

　　8、編程方式：物理設置編程系統。由操作者設置固定的限位開關，實現起動，停車的程序操作，只能用于簡單的拾起和放置作業(yè)。

　　9、在線編程：通過人的示教來完成操作信息的記憶過程編程方式，包括直接示教模擬示教和示教盒示教。

　　10、離線編程：不對實際作業(yè)的機器人直接示教，而是脫離實際作業(yè)環(huán)境，示教程序，通過使用高級機器人，編程語言，遠程式離線生成機器人作業(yè)軌跡。

　　四、機器人控制系統結構

　　機器人控制系統按其控制方式可分為三類。

　　1）集中控制系統（CentralizedControlSystem）：用一臺計算機實現全部控制功能，結構簡單，成本低，但實時性差，難以擴展，在早期的機器人中常采用這種結構，其構成框圖，如圖2所示?；赑C的集中控制系統里，充分利用了PC資源開放性的特點，可以實現很好的開放性：多種控制卡，傳感器設備等都可以通過標準PCI插槽或通過標準串口、并口集成到控制系統中。集中式控制系統的優(yōu)點是：硬件成本較低，便于信息的采集和分析，易于實現系統的*控制，整體性與協調性較好，基于PC的系統硬件擴展較為方便。其缺點也顯而易見：系統控制缺乏靈活性，控制危險容易集中，一旦出現故障，其影響面廣，后果嚴重；由于工業(yè)機器人的實時性要求很高，當系統進行大量數據計算，會降低系統實時性，系統對多任務的響應能力也會與系統的實時性相沖突；此外，系統連線復雜，會降低系統的可靠性。

　　2）主從控制系統：采用主、從兩級處理器實現系統的全部控制功能。主CPU實現管理、坐標變換、軌跡生成和系統自診斷等：從CPU實現所有關節(jié)的動作控制。其構成框圖，如圖3所示。主從控制方式系統實時性較好，適于高精度、高速度控制，但其系統擴展性較差，維修困難。

　　3）分散控制系統（DistributeControlSystem）：按系統的性質和方式將系統控制分成幾個模塊，每一個模塊各有不同的控制任務和控制策略，各模式之間可以是主從關系，也可以是平等關系。這種方式實時性好，易于實現高速、高精度控制，易于擴展，可實現智能控制，是目前流行的方式，其控制框圖如圖4所示。其主要思想是“分散控制，集中管理”，即系統對其總體目標和任務可以進行綜合協調和分配，并通過子系統的協調工作來完成控制任務，整個系統在功能、邏輯和物理等方面都是分散的，所以DCS系統又稱為集散控制系統或分散控制系統。這種結構中，子系統是由控制器和不同被控對象或設備構成的，各個子系統之間通過網絡等相互通訊。分布式控制結構提供了一個開放、實時、精確的機器人控制系統。分布式系統中常采用兩級控制方式。

　　兩級分布式控制系統?通常由上位機、下為機和網絡組成。上位機可以進行不同的軌跡規(guī)劃和控制算法，下位機進行插補細分、控制優(yōu)化等的研究和實現。上位機和下位機通過通訊總線相互協調工作，這里的通訊總線可以是RS-232、RS-485、EEE-488以及USB總線等形式?，F在，以太網和現場總線技術的發(fā)展為機器人提供了更快速、穩(wěn)定、有效的通訊服務。尤其是現場總線，它應用于生產現場、在微機化測量控制設備之間實現雙向多結點數字通信，從而形成了新型的網絡集成式全分布控制系統—現場總線控制系統 FCS（FiledbusControlSystem）。在工廠生產網絡中，將可以通過現場總線連接的設備統稱為“現場設備/儀表”。從系統論的角度來說，工業(yè)機器人作為工廠的生產設備之一，也可以歸納為現場設備。在機器人系統中引入現場總線技術后，更有利于機器人在工業(yè)生產環(huán)境中的集成。　　

　　分布式控制系統的優(yōu)點在于：系統靈活性好，控制系統的危險性降低，采用多處理器的分散控制，有利于系統功能的并行執(zhí)行，提高系統的處理效率，縮短響應時間。

　　對于具有多自由度的工業(yè)機器人而言，集中控制對各個控制軸之間的藕合關系處理得很好，可以很簡單的進行補償。但是，當軸的數量增加到使控制算法變得很復雜時，其控制性能會惡化。而且，當系統中軸的數量或控制算法變得很復雜時，可能會導致系統的重新設計。與之相比，分布式結構的每一個運動軸都由一個控制器處理，這意味著，系統有較少的軸間禍合和較高的系統重構性。

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