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　　有關(guān)工業(yè)機(jī)器人：這五大各方面科學(xué)知識(shí)和技術(shù)要介紹

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　　先進(jìn)制造 ◇ 系列產(chǎn)品技術(shù)講座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中國(guó)機(jī)器人行業(yè)典型研討會(huì)

　　1、工業(yè)機(jī)器人控制控制技術(shù)硬體結(jié)構(gòu)

驅(qū)動(dòng)器是機(jī)器人控制技術(shù)的核心，國(guó)外有關(guān)公司對(duì)我國(guó)實(shí)行嚴(yán)密封鎖。近年來(lái)隨著微電子技術(shù)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，中央CPU的操控性愈來(lái)愈高，而價(jià)格則愈來(lái)愈便宜，現(xiàn)階段市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了1-2美金的32位中央CPU。高性價(jià)比的中央CPU為機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器增添了新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇，使開發(fā)低成本、高操控性的機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器成為可能。為了保證控制技術(shù)具有足夠的計(jì)算與存儲(chǔ)能力，現(xiàn)階段機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器多選用計(jì)算資源較強(qiáng)的ARM系列產(chǎn)品、DSP系列產(chǎn)品、POWERPC系列產(chǎn)品、Intel系列產(chǎn)品等晶片組成。此外，由于已有的通用型晶片在機(jī)能和操控性上不能完全滿足用戶某些機(jī)器人控制技術(shù)在價(jià)格、操控性、軟件系統(tǒng)度和USB等各方面的要求，這就產(chǎn)生了機(jī)器人控制技術(shù)對(duì)SoC（SystemonChip）技術(shù)的市場(chǎng)需求，將特定的CPU與所需要的USB軟件系統(tǒng)在一起，Haon控制技術(shù)外圍電路的設(shè)計(jì)，縮小控制技術(shù)尺寸，并降低成本。例如，Actel公司將NEOS或ARM7的CPUMach軟件系統(tǒng)在其FPGA產(chǎn)品上，形成了一個(gè)完備的SoC控制技術(shù)。在機(jī)器人體育運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器各方面，其科學(xué)研究主要集中在英國(guó)和韓國(guó)，并有成熟的產(chǎn)品，如英國(guó)DELTATAU公司、韓國(guó)朋立會(huì)社等。其體育運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器以DSP技術(shù)為核心，選用如前所述PC的封閉式結(jié)構(gòu)。

　　2、工業(yè)機(jī)器人控制控制技術(shù)體系結(jié)構(gòu)

在驅(qū)動(dòng)器體系結(jié)構(gòu)方面，其科學(xué)研究重點(diǎn)是機(jī)能分割和機(jī)能之間信息交換的規(guī)范。在封閉式驅(qū)動(dòng)器體系結(jié)構(gòu)科學(xué)研究各方面，有兩種基本結(jié)構(gòu)，一類是如前所述硬體層次分割的結(jié)構(gòu)，該類型結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，在韓國(guó)，體系結(jié)構(gòu)以硬體為基礎(chǔ)來(lái)分割，如三菱重工會(huì)社將其生產(chǎn)的PA210可攜帶式通用型智能導(dǎo)柱機(jī)器人的結(jié)構(gòu)分割為四層結(jié)構(gòu)；另一類是如前所述機(jī)能分割的結(jié)構(gòu)，它將軟硬體一同考慮，其是機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器體系結(jié)構(gòu)科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向。

　　3、控制軟件開發(fā)自然環(huán)境

在機(jī)器人軟件開發(fā)自然環(huán)境各方面，一般工業(yè)機(jī)器人公司都有他們分立的開發(fā)自然環(huán)境和分立的機(jī)器人程式設(shè)計(jì)語(yǔ)言，如韓國(guó)Motoman公司、德國(guó)KUKA公司、英國(guó)的Adept公司、瑞典的ABB公司等。很多大學(xué)在機(jī)器人開發(fā)自然環(huán)境（RobotDevelopmentEnvironment）各方面已有大量科學(xué)研究工作，提供更多了很多開源，可在部分機(jī)器人硬體結(jié)構(gòu)下進(jìn)行軟件系統(tǒng)和控制操作，現(xiàn)階段已在實(shí)驗(yàn)室自然環(huán)境下進(jìn)行了許多相關(guān)實(shí)驗(yàn)。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的機(jī)器人控制技術(shù)開發(fā)自然環(huán)境有TeamBots，v.2.0e、ARIA，V.2.4.1、Player/Stage，v.1.6.5.1.6.2、Pyro.v.4.6.0、CARMEN.v.1.1.1、MissionLab.v.6.0、ADE.V.1.0beta、Miro.v.CVS-March17.2006、MARIE.V.0.4.0、FlowDesigner.v.0.9.0、RobotFlow.v.0.2.6等等。從機(jī)器人產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展來(lái)看，對(duì)機(jī)器人軟件開發(fā)自然環(huán)境有兩各方面的市場(chǎng)需求。一各方面是來(lái)自機(jī)器人最終使用者，他們不僅使用機(jī)器人，而且希望能夠通過(guò)程式設(shè)計(jì)的方式賦予機(jī)器人更多的機(jī)能，這種程式設(shè)計(jì)往往是選用建模程式設(shè)計(jì)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的，如樂高M(jìn)indStormsNXT的GUI程式設(shè)計(jì)自然環(huán)境和微軟RoboticsStudio提供更多的建模程式設(shè)計(jì)自然環(huán)境。

　　4、機(jī)器人專用操作控制技術(shù)

（1）、VxWorks，VxWorks操作控制技術(shù)是英國(guó)WindRiver公司于1983年設(shè)計(jì)開發(fā)的一類PDP動(dòng)態(tài)操作控制技術(shù)（RTOS），是TornadoPDP開發(fā)自然環(huán)境的關(guān)鍵組成部分。VxWorks具有可上色微Mach結(jié)構(gòu)；高效的各項(xiàng)任務(wù)管理；靈活的各項(xiàng)任務(wù)協(xié)同工作；毫秒級(jí)的中斷處理；全力支持POSIX1003.1b實(shí)時(shí)擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)；全力支持多種不同RIP及標(biāo)準(zhǔn)的、完備的TCP/IPFTP等。

　?。?）、WindowsCE，WindowsCE與Windows系列產(chǎn)品有良好的相容性，無(wú)疑是WindowsCE推廣的一大優(yōu)勢(shì)。WindowsCE為建立針對(duì)ophone設(shè)備、無(wú)線設(shè)備的動(dòng)態(tài)插件和服務(wù)提供更多了一類機(jī)能豐富的操作控制技術(shù)平臺(tái)，它能在多種不同CPU體系結(jié)構(gòu)上運(yùn)行，并且通常適用于那些對(duì)緩存占用空間具有一定限制的設(shè)備。

（3）、PDPLinux，由于其源碼申明，人們能任意修正，以滿足用戶他們的應(yīng)用。其中大部分都遵從GPL，是開源和免費(fèi)的。能稍加修正后應(yīng)用于使用者他們的控制技術(shù)。有龐大的開發(fā)人員群體，無(wú)需專門的人才，只要懂Unix/Linux和C語(yǔ)言即可。全力支持的硬體數(shù)量龐大。PDPLinux和普通Linux并無(wú)密切關(guān)系，PC上用到的硬體PDPLinux幾乎都全力支持。而且各種硬體的BIOS源碼都能得到，為使用者編寫他們專有硬體的BIOS增添很大方便。

　　（4）、&mu；C/OS-Ⅱ，&mu；C/OS-Ⅱ是著名的源碼申明的動(dòng)態(tài)Mach，是專為PDP應(yīng)用設(shè)計(jì)的，可用于8位，16位和32位單片機(jī)或數(shù)字信號(hào)CPU（DSP）。它的主要特點(diǎn)是申明源碼、可移植性好、可固化、可上色性、占先式Mach、可確定性等。

（5）、DSP/BIOS，DSP/BIOS是TI公司特別為其TMS320C6000TM，TMS320C5000TM和TMS320C28xTM系列產(chǎn)品DSP平臺(tái)所設(shè)計(jì)開發(fā)的一個(gè)尺寸可上色的動(dòng)態(tài)多各項(xiàng)任務(wù)操作控制技術(shù)Mach，是TI公司的CodeComposerStudioTM開發(fā)工具的組成部分之一。DSP/BIOS主要由三部分組成：多線程動(dòng)態(tài)Mach；動(dòng)態(tài)分析工具；晶片全力支持庫(kù)。利用動(dòng)態(tài)操作控制技術(shù)開發(fā)程序，能方便快速的開發(fā)復(fù)雜的DSP程序。

　　5、機(jī)器人伺服通信總線技術(shù)

現(xiàn)階段國(guó)際上還沒有專用于機(jī)器人控制技術(shù)中的伺服通信總線，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，通常根據(jù)控制技術(shù)市場(chǎng)需求，把常用的一些總線，如以太網(wǎng)、CAN、1394、SERCOS、USB、RS-485等用于機(jī)器人控制技術(shù)中。當(dāng)前大部分通信控制總線能歸納為兩類，即如前所述RS-485和線驅(qū)動(dòng)技術(shù)的串行總線技術(shù)和如前所述動(dòng)態(tài)工業(yè)以太網(wǎng)的高速串行總線技術(shù)。

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