机器人控制器的展望

       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。 　　

　　开放式结构机器人控制器是指：控制器设计的各个层次对用户开放，用户可以方便的扩展和改进其性能．其主要思想是：

　　（1）利用基于非封闭式计算机平台的开发系统，如Sun, SGI, PC's．有效利用标准计算机平台的软、硬件资源为控制器扩展创造条件．

　　（2）利用标准的操作系统，如Unix,Vxwork和标准的控制语言，如C，C  ．采用标准操作系统和控制语言，从而可以改变各种专用机器人语言并存且互不兼容的局面．

　　（3）采用标准总线结构，使得为扩展控制器性能而必须的硬件，如各种传感器，I/O板、运动控制板可以很容易的集成到原系统．

　　（4）利用网络通讯，实现资源共享或远程通讯．目前，几乎所有的控制器都没有网络功能，利用网络通讯功能可以提高系统变化的柔性．

　　我们可以根据上述思想设计具有开放式结构的机器人控制器．而且设计过程中要尽可能做到模块化．模块化是系统设计和建立的一种现代方法，按模块化方法设计，系统由多种功能模块组成，各模块完整而单一．这样建立起来的系统，不仅性能好、开发周期短而且成本较低．模块化还使系统开放，易于修改、重构和添加配置功能．基于多自主体概念设计的新型控制器就是按模块化方法设计的，系统由数据库模块、通讯模块、传感器信息模块、人机接口模块、调度模块、规划模块、伺服控制模块等7个模块构成．

      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，根据系统要求和电气特性，按模块化设计，这不仅方便安装和维护，而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定的时间内完成对外部中断的处理，并且可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Delta Tau公司推出的PMAC(Programmable Multi-axies Controller)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来说，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．