机器人操控器存在的问题

　　跟着现代科学技能的飞速开展和社会的前进，对机器人的功用提出更高的耍求。智能机器人技能的研讨己成为机器人范畴的首要开展方向，如各种精细安装机器人，力/方位混合操控机器人，多肢体和谐操控体系以及先进制作体系屮的机器人的研讨等。相应的，对机器人操控器的功用也提出了更高的要求。

　　可是，机器人自诞生以來，特别是工业机器人所选用的操控器基本上都是开发者依据自己的独立结构进行开发的，选用专用计箅机、专用机器人言语、专用操作体系、专用微处理器。这样的机器人操控器已不能满意现代工业开展的要求。

　　从前面说到的两类机器人操控器来看，串行处理结构操控器的结构关闭，功用单一，且计箅能力差，难以确保实时操控的要求，所以现在绝人大都商用机器人都是釆用单轴PID操控，难以满意机器人操控的高速、高精度的要求。尽管分布式结构在必定层次上是敞开的，可以依据需求添加更多的处理器，以满意传感器处理和通讯的需求，但它只是在有限范围内敞开。

　　并行处理结构操控器尽管能从计箅速度上有了很大打破，能确保实时操控的需求，但咱们有必要看到还存在许多问题。现在的并行处理操控器研讨一般集中于机器人运动学、动力学模型的并行处理方面，依据并行算法和多处理器结构的映射特征来规划，即经过分化给定使命，得到若干子使命，列山数据相关流图，完成各子使命在对应处理器上的并行处理。因为并行算法中通讯、同步等内涵特色，如程序规划不妥则易呈现锁死与通讯阻塞等现象。

　　归纳起来，现有机器人操控器存在许多问题，如：

　　（1）敞开性差

　　局限于“专用核算机、专用机器人言语、专用微处理器”的关闭式结构。关闭的操控器结构使其具有特定的功用、习惯于特定的环境，不便于对体系进行扩展和改进。

　　（2）软件独立性差

　　软件结构及其逻辑结构依赖于处理器硬件，难以在不同的体系间移植。

　　（3）容错性差

　　由干并行核算中的数据相关性、通讯及同步等内涵特色，操控器的容错功用变差，其间一个处理器出毛病或许导致整个体系的瘫痪。

　　（4）扩展性差

　　现在，机器人操控器的研讨着重于从关节这一级来改进和进步体系的功用。因为结构的关闭性，难以依据需求对体系进行扩展，如添加传感器操控等功用模块。

　　（5）短少网络功用

　　现在简直一切的机器人操控器都没有网络功用。

　　总起来看，前面说到的不管串行结构仍是并行结构的机器人操控器都不是敞开式结构，不管从软件仍是硬件都难以扩展和更改。例如，商品化的Motoman机器人的操控器是不敞开的，用户难以依据自己需求对其修正、扩展功用，一般的做法是对其具体解剖剖析，然后对其改造。

　　工业机器人操控体系开展趋势

　　2012年，美国提出“工业互联网”；2013年，德国提出“工业4.0”；2015年，我国提出“我国制作2025”。2012年，美国提出“工业互联网”；2013年，德国提出“工业4.0”；2015年，我国提出“我国制作2025”。近几年，许多国家或安排对未来的工业开展都相继拟定了规划蓝图，而且，这些蓝图都从本质上都指出了未来工业制作的开展趋势，即愈加杰出自动化、信息化和智能化。

　　机器人作为工业制作的重要参与者，其开展越来越遭到世界各国的高度重视，首要经济体纷繁将开展机器人工业上升为国家战略，并以此作为坚持和重获制作业竞赛优势的重要手法。美国2013年发布了机器人开展道路陈述，将如今的机器人与上世纪互联网定坐落平等重要的位置。机器人将影响人类日子和经济社会开展的各个方面，并被列为美国完成制作业革新、促进经济开展的中心技能。2014年，欧盟启动了全球最大的民用机器人研制方案“SPARC”，依据该方案，到2020年欧委会将出资7亿欧元，euRoboTIcs协会将出资21亿欧元推进机器人研制，研制内容包含机器人在制作业、农业、健康、交通、安全和家庭等各范畴的使用。事实上，德国的“工业4.0”方案，也将智能机器人和智能制作技能作为迎候新工业革命的切入点。近观亚洲，机器人技能较强的日本也拟定了机器人技能长时间开展战略，将机器人工业作为“新工业开展战略”中7大要点扶持的工业之一。韩国也于2010年发布了“机器人未来战略展望2022”，将方针焦点放在了扩展韩国机器人工业并支撑国内机器人企业进军海外商场等方面。2014年，工业机器人在我国的销售量约3.7万台，销售量全球排名榜首，我国开端成为最大的机器人消费国。

　　“工业4.0”着重的是自动化与信息化的彼此交融，而工业机器人作为自动化制作过程中的重要参与者，其自动化和信息化水平将直接影响着工业制作的自动化和信息化水平。工业制作信息化水平的进步，将改动产品的出产形式，从本来的C2C（Company to Compay，企业到企业）形式到未来的C2C（Customer to Company，客户到企业）形式，即用户可以直接面向企业来个性化定制产品，在很大程度上进步工业制作的柔性，优化和平衡企业与客户之间的供需联系，而信息化水平的进步必然要求有强壮的信息交互与数据处理来作为支撑。

　　而当时的机器人所选用的操控体系基本上都是关闭式或半关闭式，即开发者依据自己机器人的特定结构，选用专用核算机、专用机器人言语、专用操作体系进行开发，用户很难依据自己的需求进行二次开发或功用扩展。这样的机器人操控体系敞开性差，网络功用弱，各厂家的产品不兼容，很难满意“工业4.0”对信息化提出的要求。

　　另一方面，跟着工业产品的工艺杂乱程度和精度要求的进步，机器人使用场所和使用需求的越来越杂乱和严苛，机器人的核算渠道现已不仅仅局限于传统的PC渠道、嵌入式渠道，而扩展到智能手机、平板电脑等移动设备；机器人装备的传感器从简略的光电开关、触碰开关，开展到触觉、声觉、视觉等高端传感器。机器人伺服体系与操控体系之间的通讯方法也由本来的“脉冲+方向”的通讯线缆，开展到通讯更高效、通讯数据量更大的各种现场总线。机器人操控体系正在朝着敞开化的方向开展。

　　敞开式的机器人操控体系着重可扩展性、可移植性、可裁剪性和互操作性。用户和企业可以自行扩展和裁剪体系功用模块，以习惯不同使用下的功用和功用需求；可以移植到不同操作体系和渠道，而且坚持原有的功用；可以与外部其他体系进行数据乃至操作的交互。所以，敞开式机器人操控体系满意“工业4.0”的开展要求，可以很好的处理当时机器人操控体系信息化程度低的问题。

　　事实上，“敞开式机器人操控体系”并不是的一个新概念，国内外一些自动化企业和高校很早就开端着手研讨。研讨最多的是依据PC的敞开式机器人操控体系，使用PC强壮的硬件和软件功用，对PC进行实时性改造，将机器人操控软件和体系管理管理软件都运行在PC上，这种完成方法也便是一般含义的全软件型操控。

　　“工业4.0”的最明显特色是智能化出产，其中心是信息物理体系（CPS）的深度交融，智能化出产形式将从大规模定制向个性化定制改变，而机器人作为智能出产的重要一环，其敞开性将会遭到越来越多的重视。