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關於工業機器人，這五大方麵知識和技術必須了解

2019-9-24 來源：- 作（zuò）者：-

　　目（mù）前，中國工業機器人的使用主要（yào）集中在汽車工業和電子電氣工業，弧焊機器人、點（diǎn）焊機器人、搬運機器人（rén）等在生產中被大量采用。想（xiǎng）搞工業機器（qì）人，這五大方麵知識和技術你必須了解。

　　1、工業機器人控製（zhì）係統硬件結（jié）構

　　控製（zhì）器是機器人係統的核心，國外有關公（gōng）司對我國實（shí）行嚴密封鎖。近年來隨著微電子技術的發展，微處理器的性能越來越高，而價格則越來（lái）越便宜，目前市場上已經出現了1-2美金的32位微處理器。高性價比的微處理器為機器人控製器帶來了新的（de）發展機遇，使開發低成本、高性能的機器人控製器（qì）成（chéng）為可能。為了保證係統具有足夠的計算與存儲能力，目前機器人（rén）控製器多采用計算能力較強（qiáng）的（de）ARM係列、DSP係列（liè）、POWERPC係列、Intel係列等芯片組成（chéng）。

此外，由於已有的通用芯片在功（gōng）能和性能上不能完全滿足某些機器人係統在價格（gé）、性（xìng）能（néng）、集（jí）成度和接口等方麵（miàn）的要求，這就產生（shēng）了機器人係統對SoC(SystemonChip)技術的需求，將特定（dìng）的處理器與所需要的接口集成在一起，可簡化係（xì）統（tǒng）外（wài）圍電路的設計，縮小係統尺寸，並降低成本。例如，Actel公司將NEOS或ARM7的處理器內核集成在其FPGA產（chǎn）品上，形成（chéng）了（le）一個完整的SoC係統。在機器人運動（dòng）控製器方麵，其研究主要集（jí）中在美（měi）國和日（rì）本，並有成熟的（de）產品，如美國DELTATAU公司、日本朋立株式會社等。其運動控製器以DSP技術為核心（xīn），采用基於PC的（de）開放式（shì）結構。

　　2、工業機器人控製係統體係結構

　　在控製器體係結構方麵，其（qí）研究重點是功能劃分和功能之間信息交換的規範。在開放式控製器體係結構研究方麵，有兩種基本結構，一（yī）種是（shì）基於硬件層次劃分的結構，該類型結構比較簡單，在日（rì）本，體係結構（gòu）以硬件為基礎來劃分，如三菱重（chóng）工株式會社將其生產的PA210可攜帶式通用智能臂式機器人的結構劃分為五層結（jié）構；另一種是基於功能劃分的結構（gòu），它（tā）將軟硬件一同考慮，其（qí）是機器人控製器體係結構研究（jiū）和發展的方向。

　　3、控製軟件開發（fā）環境

　　在機器人軟件開發環境方麵，一般工業機器人（rén）公司都有自己獨立的開發環境和獨（dú）立的機器人編程語言，如（rú）日本Motoman公司、德國kuka公司、美國的Adept公司、瑞典的abb公（gōng）司等。很多大學在機（jī）器人開發環（huán）境方麵（miàn）已有大量研究工作，提供了很多開放源碼，可在部分機器人硬件結構下進行集成和控製操作，目前已在實驗室環境下進行了許多相（xiàng）關實驗。

　　國內外現有的機器人係統開發環（huán）境有TeamBots，v.2.0e等等。從機器人（rén）產業發展來看（kàn），對機器人軟件開（kāi）發環境有兩方麵的需求。一方麵（miàn）是（shì）來自機器（qì）人最（zuì）終（zhōng）用戶，他們不僅使用機器人（rén），而且希望能夠通（tōng）過編程的方式賦予機器人更多的功能，這種編程往往是（shì）采用可視化編程語言實現的，如樂高（gāo）MindStormsNXT的圖形化編程環境和微（wēi）軟RoboticsStudio提（tí）供的可視化編程環境（jìng）。

　　4、機器人專用操作係統

　　(1)、VxWorks，VxWorks操作係統是美國WindRiver公司於1983年設計開發的（de）一種嵌（qiàn）入（rù）式實時（shí）操作係統(RTOS)，是Tornado嵌入式開發環（huán）境的關（guān）鍵（jiàn）組成部分。VxWorks具有可裁剪微內核結構；高效的任務管理；靈活的任務間通信（xìn）；微秒級的中斷處理（lǐ）；支（zhī）持POSIX1003.1b實時擴展標準；支（zhī）持多種物理介質及標準（zhǔn）的、完整的TCP/IP網絡協議等。

(2)、WindowsCE，WindowsCE與Windows係列（liè）有較好的兼容性（xìng），無疑是WindowsCE推廣的一大優勢。WindowsCE為建立針對掌上設備、無線設備的動態應用程序和服務提供了一種功能豐富的（de）操作係統平台（tái），它能在多種處理器體係結構上運行，並且通常適用於那些對（duì）內存（cún）占用空間具有一定限製的設備。

　　(3)、嵌入式Linux，由於其源代碼公開，人們（men）可以任意修改，以滿足自己的應用。其中大部分都遵從GPL，是開（kāi）放（fàng）源代碼和免費的。可以稍加修改後應用於用戶（hù）自己的係統。有龐大的開發人員群體，無需專門（mén）的人才，隻要懂Unix/Linux和C語言即可。支持的硬件數量龐（páng）大。嵌入式Linux和普通Linux並無本質區別，PC上用到的硬件嵌入式（shì）Linux幾乎都支（zhī）持。而且各（gè）種硬件的驅動程（chéng）序源代碼都可以得到，為用戶編寫自己專有硬件的驅動程序帶（dài）來很大方便。

　　(4)、μC/OS-Ⅱ，μC/OS-Ⅱ是著名的（de）源代碼公開的實時內核，是（shì）專為嵌入式應用（yòng）設計的，可用（yòng）於8位，16位和32位單片機或數字信號處理器（qì）(DSP)。它的主要特點是公開源代碼、可移植性好、可固化（huà）、可裁剪性、占先式內核、可確定性等。

　　(5)、DSP/Bioses，DSP/Bioses是TI公司特別（bié）為其TMS320C6000TM，TMS320C5000TM和TMS320C28xTM係列（liè）DSP平台所設（shè）計開發的一個尺寸可裁剪的（de）實時多任務操作係統內核，是TI公司的CodeComposerStudioTM開（kāi）發工（gōng）具（jù）的組（zǔ）成部（bù）分之一。DSP/Bioses主要由三部分組成：多線程實時內核；實時分析（xī）工具；芯片支持庫（kù）。利（lì）用實（shí）時操作係統開發程序，可以方便（biàn）快速的開發複雜的DSP程（chéng）序。

　　5、機器人伺服通信（xìn）總線（xiàn）技術

　　目前國際上還沒有專用於機器人係統中（zhōng）的伺服通信總（zǒng）線，在實際（jì）應用過程中，通（tōng）常根據係統需求，把常用的一些總線，如以太網、CAN、1394、SERCOS、USB、RS-485等用於機器人係統中。當前（qián）大部分通信控製（zhì）總線可以歸納為（wéi）兩類，即基於（yú）RS-485和線驅動技術的（de）串行總（zǒng）線技術和基於實時工業以太網的高速（sù）串（chuàn）行總線技術。

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