模塊4 工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)

工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)模塊四工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)器人的重要組成部分，它的機(jī)能類似于人腦。工業(yè)機(jī)器人要與外圍設(shè)備協(xié)調(diào)動(dòng)作，共同完成作業(yè)任務(wù)，就必須具備一個(gè)功能完善、靈敏可靠的控制系統(tǒng)。工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)總體可分為兩大部分：一部分是對(duì)其自身運(yùn)動(dòng)的控制，另一部分是工業(yè)機(jī)器人與周邊設(shè)備的協(xié)調(diào)控制。工業(yè)機(jī)器人控制研究的重點(diǎn)是對(duì)其自身的控制。目錄單元1控制系統(tǒng)認(rèn)知單元2控制系統(tǒng)的基本功能單元3工業(yè)機(jī)器人的計(jì)算機(jī)控制單元1控制系統(tǒng)認(rèn)知單元1控制系統(tǒng)認(rèn)知工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是控制工業(yè)機(jī)器人在工作空間中的運(yùn)動(dòng)位置、姿態(tài)和軌跡、操作順序及動(dòng)作的時(shí)間等項(xiàng)目，其中有些項(xiàng)目的控制非常復(fù)雜，由此決定了工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)應(yīng)具備的特點(diǎn)。（一）工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

1.工業(yè)機(jī)器人的控制與其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)有密不可分的關(guān)系，因此，要使工業(yè)機(jī)器人的臂、腕及末端執(zhí)行器等部位在空間中具有準(zhǔn)確無誤的位姿，就必須在不同的坐標(biāo)系中描述它們，并隨基準(zhǔn)坐標(biāo)系的不同而作適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)變換，還要經(jīng)常求解運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)問題。

2.描述工業(yè)機(jī)器人狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型是非線性模型，隨著工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)及環(huán)境的改變，其參數(shù)也在改變。此外，由于工業(yè)機(jī)器人具有多個(gè)自由度，所以引起其運(yùn)動(dòng)變化的變量不止一個(gè)，并且各個(gè)變量之間一般都存在耦合問題，這就使得工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)成為了一個(gè)多變量系統(tǒng)。

3.工業(yè)機(jī)器人的任一位姿都可以通過不同的方式和路徑達(dá)到，因而工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)還必須解決優(yōu)化的問題。一、控制系統(tǒng)的意義單元1控制系統(tǒng)認(rèn)知（二）工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的基本要求

1.實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的位置、速度、加速度等參數(shù)的控制功能對(duì)于連續(xù)軌跡運(yùn)動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人，還必須具有軌跡的規(guī)劃與控制功能。

2.方便的人機(jī)交互功能操作人員采用直接指令代碼對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行作業(yè)指示，使工業(yè)機(jī)器人具有作業(yè)知識(shí)的記憶、修正和工作程序的跳轉(zhuǎn)功能。

3.具有對(duì)外部環(huán)境（包括作業(yè)條件）的檢測(cè)和感知功能為使工業(yè)機(jī)器人具有對(duì)外部狀態(tài)變化的適應(yīng)能力，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)具備對(duì)諸如視覺、力覺、觸覺等有關(guān)信息進(jìn)行測(cè)量、識(shí)別、判斷、理解等功能。在自動(dòng)化生產(chǎn)線中，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)具有與其他設(shè)備交換信息、協(xié)調(diào)工作的能力。一、控制系統(tǒng)的意義單元1控制系統(tǒng)認(rèn)知這里所說的軟件主要是指控制軟件，包括運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃算法和關(guān)節(jié)伺服控制算法及相應(yīng)的動(dòng)作程序?？刂栖浖梢杂萌魏握Z言來編制，但由通用語言模塊化編制形成的專用工業(yè)機(jī)器人語言正成為工業(yè)機(jī)器人控制軟件的主流。工業(yè)機(jī)器人已成為一門涉及運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、傳感器技術(shù)、精密機(jī)械、經(jīng)典與現(xiàn)代控制理論等多學(xué)科領(lǐng)域的綜合性學(xué)科。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益成熟，工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù)將進(jìn)入到一個(gè)全新的領(lǐng)域。二、控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)單元1控制系統(tǒng)認(rèn)知如圖4－1－1所示，工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件主要由以下幾個(gè)部分組成。

1.傳感裝置傳感裝置可分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器：內(nèi)部傳感器主要用以檢測(cè)工業(yè)機(jī)器人各關(guān)節(jié)的位置、速度和加速度等，即感知其本身的狀態(tài)；外部傳感器就是所謂的視覺、力覺、觸覺、聽覺、滑覺等傳感器，它們可使工業(yè)機(jī)器人感知工作環(huán)境和工作對(duì)象的狀態(tài)。

2.控制裝置控制裝置負(fù)責(zé)處理各種感知信息，產(chǎn)生控制指令，一般由一臺(tái)微型或小型計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的接口組成。

3.伺服控制器伺服控制器主要是根據(jù)控制裝置的指令，按作業(yè)任務(wù)的要求驅(qū)動(dòng)各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。傳感裝置控制裝置伺服控制圖411控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)三、控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)目錄單元1控制系統(tǒng)認(rèn)知單元2控制系統(tǒng)的基本功能單元3工業(yè)機(jī)器人的計(jì)算機(jī)控制單元2控制系統(tǒng)的基本功能單元2控制系統(tǒng)的基本功能工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制是指在工業(yè)機(jī)器人的末端執(zhí)行器由一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)的過程中，對(duì)其位置、速度和加速度的控制。由于工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)是由各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)引起的，所以運(yùn)動(dòng)控制實(shí)際上是通過控制關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)控制一般可分為兩步進(jìn)行：第一步是關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)伺服指令的生成，即將末端執(zhí)行器在工作空間的位置和姿態(tài)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為由關(guān)節(jié)變量表示的時(shí)間序列或關(guān)節(jié)變量隨時(shí)間變化的函數(shù)，這一步可離線完成。第二步是關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的伺服控制，即跟蹤執(zhí)行第一步所生成的關(guān)節(jié)變量伺服指令，這一步是在線完成的。一、運(yùn)動(dòng)控制單元2控制系統(tǒng)的基本功能（一）位置控制工業(yè)機(jī)器人位置控制的目的是使機(jī)器人各關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)預(yù)先規(guī)劃的運(yùn)動(dòng)，最終保證末端執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)到預(yù)定的位置，其控制結(jié)構(gòu)如圖4－2－1所示。一、運(yùn)動(dòng)控制單元2控制系統(tǒng)的基本功能（二）速度控制對(duì)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制來說，在位置控制的同時(shí)還要進(jìn)行速度控制。例如，在連續(xù)軌跡控制方式下，工業(yè)機(jī)器人按預(yù)定的指令控制運(yùn)動(dòng)部件的速度并進(jìn)行加速或減速，以滿足運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、定位準(zhǔn)確的要求。為了實(shí)現(xiàn)這一要求，機(jī)器人的行程要遵循一定的速度變化曲線，如圖4－2－2所示。由于工業(yè)機(jī)器人是一種工作情況（行程負(fù)載）多變、慣性負(fù)載大的運(yùn)動(dòng)機(jī)械，要處理好快速與平穩(wěn)的矛盾，必須控制啟動(dòng)加速和停止前的減速這兩個(gè)過渡運(yùn)動(dòng)區(qū)段。一、運(yùn)動(dòng)控制單元2控制系統(tǒng)的基本功能（三）關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)伺服指令的生成關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)伺服指令的生成方法一般有兩種：一種是示教方法，另一種是軌跡規(guī)劃的方法。在示教控制中，當(dāng)對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行示教編程時(shí)，每個(gè)關(guān)節(jié)即可產(chǎn)生自身變量隨時(shí)間的變化序列或連續(xù)的函數(shù)關(guān)系。這些變化關(guān)系由工業(yè)機(jī)器人的內(nèi)部傳感器檢測(cè)出來并被控制系統(tǒng)的記憶裝置所記憶，這個(gè)過程的實(shí)質(zhì)就是生成了關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)伺服指令。當(dāng)示教重現(xiàn)時(shí)，工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)即可根據(jù)記憶的指令實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)控制。軌跡規(guī)劃生成方法是指根據(jù)作業(yè)任務(wù)要求的末端執(zhí)行器在作業(yè)流程中的位姿變化軌跡，以及所需的速度、加速度，通過插補(bǔ)計(jì)算和運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解等數(shù)學(xué)方法生成相應(yīng)的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)伺服指令。在進(jìn)行軌跡規(guī)劃時(shí)，首先要對(duì)工業(yè)機(jī)器人的任務(wù)進(jìn)行描述，并對(duì)各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軌跡和路徑進(jìn)行描述，然后根據(jù)所確定的軌跡參數(shù)進(jìn)行實(shí)際計(jì)算，即可根據(jù)位置、速度和加速度生成運(yùn)動(dòng)軌跡。軌跡規(guī)劃方法隨著工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器位置和姿態(tài)的控制方式不同而不同。一般來說，PTP控制方式下的軌跡規(guī)劃可在關(guān)節(jié)坐標(biāo)空間進(jìn)行，而TCP控制方式下的軌跡規(guī)劃是在直角坐標(biāo)空間進(jìn)行的。一、運(yùn)動(dòng)控制單元2控制系統(tǒng)的基本功能（四）關(guān)節(jié)坐標(biāo)空間的軌跡規(guī)劃如果工業(yè)機(jī)器人的控制過程只考慮其端點(diǎn)而不考慮過程中的位置和姿態(tài)，即為PTP控制時(shí)，就可用關(guān)節(jié)空間的規(guī)劃方法。工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)是由關(guān)節(jié)變量直接確定的，所以在關(guān)節(jié)坐標(biāo)空間進(jìn)行規(guī)劃既節(jié)省了時(shí)間，又可避免雅可比矩陣奇異時(shí)所造成的速度失控。又因?yàn)殛P(guān)節(jié)坐標(biāo)空間與直角坐標(biāo)空間的幾何元素不成線性關(guān)系，所以關(guān)節(jié)變量呈線性變化時(shí)，直角坐標(biāo)空間參考點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡并不形成直線，因而此方法只適用于對(duì)路徑無要求的作業(yè)，即工業(yè)機(jī)器人的PTP控制中。關(guān)節(jié)空間的規(guī)劃方法是以關(guān)節(jié)角度的函數(shù)來描述工業(yè)機(jī)器人軌跡的，它不需要在直角坐標(biāo)系中描述兩個(gè)端點(diǎn)之間的路徑形狀，因而具有簡(jiǎn)單易行的特點(diǎn)。一、運(yùn)動(dòng)控制單元2控制系統(tǒng)的基本功能在關(guān)節(jié)空間中進(jìn)行軌跡規(guī)劃，需要給定工業(yè)機(jī)器人在起始點(diǎn)和終止點(diǎn)的位姿，然后對(duì)關(guān)節(jié)變量進(jìn)行插值運(yùn)算，得到關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軌跡。當(dāng)各結(jié)點(diǎn)（起始點(diǎn)、提升點(diǎn)、下放點(diǎn)和終止點(diǎn)）上的位姿、速度和加速度等有要求時(shí)，關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軌跡還必須滿足一組約束條件，最后可選取不同類型的關(guān)節(jié)插值函數(shù)，生成關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)軌跡。三次多項(xiàng)式插值是關(guān)節(jié)空間的軌跡規(guī)劃中常用的計(jì)算方法，在工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的過程中，每個(gè)關(guān)節(jié)對(duì)應(yīng)于起始點(diǎn)的關(guān)節(jié)角度是已知的，同時(shí)，通過對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)的逆解也可以得到終止點(diǎn)的關(guān)節(jié)角度，這時(shí)對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的描述可用起始點(diǎn)的關(guān)節(jié)角度與終止點(diǎn)的關(guān)節(jié)角度之間的一個(gè)平滑插值函數(shù)來表示。一、運(yùn)動(dòng)控制單元2控制系統(tǒng)的基本功能人機(jī)交互是指人與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的溝通，讓信息在彼此之間傳遞。交互的方式可以是語言、電信號(hào)以及其他類型的信息。人機(jī)交互的一個(gè)重要問題是：不同的對(duì)象使用不同的語言，并且表達(dá)方式不同，理解方式也不同，存在較大差異。比如，一個(gè)只會(huì)漢語的人和一個(gè)只會(huì)英語的人，他們之間無法溝通，因?yàn)樗麄兟牪欢畬?duì)方的語言；或是一個(gè)學(xué)識(shí)淵博的學(xué)者和一個(gè)斗字不識(shí)的普通人在知識(shí)問題上無法溝通，因?yàn)樗麄兊恼J(rèn)知不同。操作系統(tǒng)的人機(jī)交互功能是決定計(jì)算機(jī)系統(tǒng)“友善性”的一個(gè)重要因素。人機(jī)交互功能主要靠可輸入輸出的外部設(shè)備和相應(yīng)的軟件來完成?？晒┤藱C(jī)交互使用的設(shè)備主要有鍵盤、顯示器、鼠標(biāo)、各種模式識(shí)別設(shè)備等，與這些設(shè)備相應(yīng)的軟件就是操作系統(tǒng)提供人機(jī)交互功能的部分。人機(jī)交互部分的主要作用是控制有關(guān)設(shè)備運(yùn)行、理解并執(zhí)行通過人機(jī)交互設(shè)備傳來的各種命令和要求。早期的人機(jī)交互設(shè)施是鍵盤、顯示器，操作員通過鍵盤鍵入命令，操作系統(tǒng)接到命令后立即執(zhí)行并將結(jié)果通過顯示器顯示。鍵入的命令可以有不同方式，但每一條命令的解釋是清楚的、唯一的。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，操作命令越來越多，功能也越來越強(qiáng)。隨著語音識(shí)別、漢字識(shí)別等輸入設(shè)備的發(fā)展，操作員和計(jì)算機(jī)在類似于自然語言或受限制的自然語言這一級(jí)上進(jìn)行交互成為可能。此外，通過圖形進(jìn)行人機(jī)交互的方式也吸引著人們?nèi)パ芯?。這些技術(shù)可稱為智能化的人機(jī)交互，有關(guān)這方面的研究工作正在積極開展中。二、人機(jī)交互單元2控制系統(tǒng)的基本功能工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)通常是通過示教器完成操作與編程，以及用輸入輸出信號(hào)進(jìn)行交互，如圖4－2－3所示。二、人機(jī)交互單元2控制系統(tǒng)的基本功能機(jī)器人的通信控制功能主要是指對(duì)信號(hào)的處理，機(jī)器人控制系統(tǒng)可以接收外傳感器的輸入信號(hào)，進(jìn)而輸出信號(hào)來控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，或與其他控制系統(tǒng)之間進(jìn)行信息的交互。例如，一個(gè)由多機(jī)器人、傳感器、電磁閥、PLC組成的系統(tǒng)，其通信關(guān)系如圖4－2－4所示。三、通信控制單元2控制系統(tǒng)的基本功能工業(yè)機(jī)器人廠商通常提供了豐富的I/O通信接口（如標(biāo)準(zhǔn)I/O通信）、與PLC的現(xiàn)場(chǎng)總線通信，還有與PC機(jī)的數(shù)據(jù)通信，從而可輕松地實(shí)現(xiàn)與周邊設(shè)備的通信，如圖4－2－5所示。三、通信控制目錄單元1控制系統(tǒng)認(rèn)知單元2控制系統(tǒng)的基本功能單元3工業(yè)機(jī)器人的計(jì)算機(jī)控制單元3工業(yè)機(jī)器人的計(jì)算機(jī)控制單元3工業(yè)機(jī)器人的計(jì)算機(jī)控制隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人幾乎都采用了計(jì)算機(jī)控制。由于微型計(jì)算機(jī)體積小，價(jià)格低，可靠性高，靈活性強(qiáng)，易于配置，面向任務(wù)的適應(yīng)性強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多樣化的運(yùn)算功能，因此很快在工業(yè)機(jī)器人控制領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位。單元3工業(yè)機(jī)器人的計(jì)算機(jī)控制計(jì)算機(jī)在工業(yè)機(jī)器人控制中的應(yīng)用可分成三大類型：管理型、記憶型和運(yùn)算型。（一）管理型如圖4－3－1所示，管理型工業(yè)機(jī)器人本身就具有運(yùn)算、驅(qū)動(dòng)和記憶等所必需的控制裝置，計(jì)算機(jī)只是給工業(yè)機(jī)器人提供動(dòng)作的種類和時(shí)間等，僅起管理者的作用。這種類型的工業(yè)機(jī)器人是由控制裝置進(jìn)行控制的，故計(jì)算機(jī)的負(fù)荷小，可用一臺(tái)計(jì)算機(jī)管理多臺(tái)工業(yè)機(jī)器人。目前，這類工業(yè)機(jī)器人的控制裝置也改由微型計(jì)算機(jī)組成。一、工業(yè)機(jī)器人計(jì)算機(jī)控制的分類單元3工業(yè)機(jī)器人的計(jì)算機(jī)控制（二）記憶型如圖4－3－2所示，記憶型工業(yè)機(jī)器人的控制裝置中，記憶裝置被小容量緩存寄存器代替了，因此，必須由計(jì)算機(jī)對(duì)緩存寄存器的內(nèi)容進(jìn)行改寫、記憶，并由計(jì)算機(jī)執(zhí)行控制裝置中的記憶機(jī)能。這樣一來，計(jì)算機(jī)與工業(yè)機(jī)器人的結(jié)合就更加密切，但計(jì)算機(jī)負(fù)荷還是不大。如用計(jì)算機(jī)對(duì)這類工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行群體管理，記憶機(jī)能可全部由計(jì)算機(jī)承擔(dān)，若進(jìn)一步使用磁盤等記憶存儲(chǔ)裝置可構(gòu)成性價(jià)比很高的系統(tǒng)。一、工業(yè)機(jī)器人計(jì)算機(jī)控制的分類單元3工業(yè)機(jī)器人的計(jì)算機(jī)控制（三）運(yùn)算型如果直接用計(jì)算機(jī)去控制工業(yè)機(jī)器人，則這種控制裝置就是運(yùn)算型，如圖4－3－3所示。此時(shí)，計(jì)算機(jī)的負(fù)荷很大而且已被專用化，且因一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人就要用一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制，所以成本很高。隨著微型計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展，對(duì)于這種控制類型的實(shí)現(xiàn)也變得十分容易，目前多數(shù)工業(yè)機(jī)器人都屬于這一類型。一、工業(yè)機(jī)器人計(jì)算機(jī)控制的分類單元3工業(yè)機(jī)器人的計(jì)算機(jī)控制微型計(jì)算機(jī)直接控制工業(yè)機(jī)器人的例子如圖4－3－4所示。圖中，定位伺服回路裝置通過伺服接口傳遞位置指令和位置反饋信號(hào)。位置指令不是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)記憶數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單輸出，而是經(jīng)過插補(bǔ)與坐標(biāo)變換，根據(jù)傳感器的輸出并對(duì)其進(jìn)行修正之后才完成的。當(dāng)微型計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力不能滿足要求時(shí)，還可以根據(jù)需要附加乘除運(yùn)算、三角函數(shù)運(yùn)算等輔助運(yùn)算回路。用微型計(jì)算機(jī)直接控制工業(yè)機(jī)器人又分為集中控制與分散控制兩種方式。二、微型計(jì)算機(jī)直接控制工業(yè)機(jī)器人單元3工業(yè)機(jī)器人的計(jì)算機(jī)控制（一）集中控制方式用一臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)全部控制的方式稱為集中控制方式，如圖4－3－5所示。在這種控制方式中，控制裝置的構(gòu)成比較簡(jiǎn)單，但必須使用高性能的微型計(jì)算機(jī)，整個(gè)系統(tǒng)造價(jià)比較高。二、微型計(jì)算機(jī)直接控制工業(yè)機(jī)器人單元3工業(yè)機(jī)器人的計(jì)算機(jī)控制（二）分散控制方式由數(shù)臺(tái)微型計(jì)算機(jī)分擔(dān)工業(yè)機(jī)器人控制機(jī)能的方式稱為分散控制方式，如圖4－3－6所示。這種控制方式中，每臺(tái)微型計(jì)算機(jī)是比較便宜的，但構(gòu)成的系統(tǒng)卻很復(fù)雜。一般采用高檔CPU進(jìn)行大間隔的插補(bǔ)指令值的計(jì)算，同時(shí)在工業(yè)機(jī)器人的各關(guān)節(jié)軸上安裝8位CPU進(jìn)行小間隔的插補(bǔ)運(yùn)算和伺服系統(tǒng)的處理。在示教盒和小型磁盤內(nèi)亦分別裝有專用的8位CPU，擔(dān)負(fù)著輸入、輸出控制等功能。二、微型計(jì)算機(jī)直接控制工業(yè)機(jī)器人單元3工業(yè)機(jī)器人的計(jì)算機(jī)控制（一）VxWorks

VxWorks操作系統(tǒng)是美國(guó)WindRiver公司于1983年設(shè)計(jì)開發(fā)的一種嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS），是Tornado嵌入式開發(fā)環(huán)境的關(guān)鍵組成部分。良好的持續(xù)發(fā)展能力、高性能的內(nèi)核以及友好的用戶開發(fā)環(huán)境，使VxWorks在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)領(lǐng)域逐漸占據(jù)了一席之地。VxWorks具有可裁剪微內(nèi)核結(jié)構(gòu)、高效的任務(wù)管理、靈活的任務(wù)間通信、微秒級(jí)的中斷處理等特性，并且支持POSIX1003.1b實(shí)時(shí)擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)，支持多種物理介質(zhì)及標(biāo)準(zhǔn)的、完整的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等。

三、常見的機(jī)器人操作系統(tǒng)單元3工業(yè)機(jī)器人的計(jì)算機(jī)控制（二）WindowsCE

WindowsCE與Windows系列有較好的兼容性，無疑是WindowsCE的一大優(yōu)勢(shì)。WindowsCE3.0是一種移動(dòng)式、智能化、32位的模塊化實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)，為建立針對(duì)掌上設(shè)備、無線設(shè)備的動(dòng)態(tài)應(yīng)用程序和服務(wù)提供了一種功能豐富的操作系統(tǒng)平臺(tái)，它能在多種處理器體系結(jié)構(gòu)上運(yùn)行，并且適用于那些對(duì)內(nèi)存占用空間具有一定限制的設(shè)備。WindowsCE是能夠?qū)崿F(xiàn)多線程、完整優(yōu)先權(quán)、多任務(wù)的操作系統(tǒng)，它的模塊化設(shè)計(jì)允許它對(duì)從掌上電腦到專用工業(yè)控制器的用戶設(shè)備進(jìn)行定制。三、常見的機(jī)器人操作系統(tǒng)單元3工業(yè)機(jī)器人的計(jì)算機(jī)控制（三）Linux

Linux是源代碼公開并且遵循GPL協(xié)議的系統(tǒng)，人們可以稍加修改后應(yīng)用于自己的系統(tǒng)。Linux有龐大的開發(fā)人員群體，只要懂Unix/Linux和C語言即可，所支持的硬件數(shù)量十分龐大。嵌入式Linux和普通Linux并無本質(zhì)區(qū)別，PC上用到的硬件幾乎都支持嵌入式Linux，而且由于可得到各種硬件的驅(qū)動(dòng)程序源代碼，為用戶編寫自己的專有硬件驅(qū)動(dòng)程序帶來很大方便。三、常見的機(jī)器人操作系統(tǒng)單元3工業(yè)機(jī)器人的計(jì)算機(jī)控制（四）μC/OSⅡ

μC/OSⅡ是專為嵌入式應(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)處理器（DSP）。它在原版本μC