關(guān)于搬運(yùn)機(jī)器人智能控制系統(tǒng)的設(shè)計分析

關(guān)于搬運(yùn)機(jī)器人智能控制系統(tǒng)的設(shè)計分析摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，搬運(yùn)機(jī)器人已經(jīng)作為一種發(fā)展迅速、使用率較高的機(jī)器人走進(jìn)了人類的工作和生活之中。搬運(yùn)機(jī)器人是計算機(jī)技術(shù)今后的發(fā)展趨勢，也是蘊(yùn)藏了巨大的經(jīng)濟(jì)價值和效益。因此對于搬運(yùn)機(jī)器人智能控制系統(tǒng)設(shè)計的研究具有重要的理論意義與實(shí)踐意義。本文首先介紹了搬運(yùn)機(jī)器人智能控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計，其次介紹了搬運(yùn)機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件構(gòu)成，最后對全文進(jìn)行歸納總結(jié)。

關(guān)鍵詞：搬運(yùn)；機(jī)器人；智能控制；系統(tǒng)

機(jī)器人本身是一個智能化的系統(tǒng)，能夠?qū)討B(tài)決策、環(huán)境感知、規(guī)劃行為等多種功能進(jìn)行綜合，其發(fā)展與人工智能技術(shù)、計算機(jī)信息技術(shù)、自動化控制技術(shù)以及工程力學(xué)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。隨著上述工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，搬運(yùn)機(jī)器人的發(fā)展將會迎來前所未有的大好局面，尤其是在一些高危工作環(huán)境中，搬運(yùn)機(jī)器人往往能夠充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢。在我國搬運(yùn)機(jī)器人經(jīng)歷了較長時間的發(fā)展，從小負(fù)荷到大負(fù)荷的發(fā)展趨勢。當(dāng)下搬運(yùn)機(jī)器人已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了分揀、手動、標(biāo)示等多種功能的融合，自動化程度也不斷提升，這不僅提高了智能機(jī)器人工作精度，也大幅度提升了智能機(jī)器人的工作效率。

由于當(dāng)下智能機(jī)器人控制系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到了較高的智能化技術(shù)，并且在機(jī)器人軟件設(shè)計和硬件配置上都已經(jīng)取得了不錯的成績，通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、編程技術(shù)、運(yùn)算技術(shù)、PLC技術(shù)、PC機(jī)技術(shù)的成熟以及融合為搬運(yùn)機(jī)器人的產(chǎn)生和發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。

1搬運(yùn)機(jī)器人智能控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

1.1控制結(jié)構(gòu)

搬運(yùn)機(jī)器人的控制結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，構(gòu)成搬運(yùn)機(jī)器人控制結(jié)構(gòu)的主要有雙cpu、單cpu集中式、cpu主從式等控制方式。上述三種控制方式都有其優(yōu)缺點(diǎn)。隨著工業(yè)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)過程中對于搬運(yùn)機(jī)器人的性能的要求也越來越高，除了要求搬運(yùn)機(jī)器人具有較強(qiáng)的負(fù)荷承受能力以外，還要求其具有較快的反應(yīng)速度、較強(qiáng)的擴(kuò)展性。就單cpu集中式控制方式而言，其反應(yīng)速度相對較慢，并且該種控制模式也不具備較強(qiáng)的擴(kuò)展性，因此該種控制模式的劣勢相對明顯。就cpu主從式控制模式而言該種控制模式的優(yōu)勢體現(xiàn)在其具備較強(qiáng)的應(yīng)用范圍，但是其實(shí)際使用過程中反應(yīng)能力存在一定的缺陷。就雙cpu控制模式而言，這種控制模式能夠具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性，也具備較強(qiáng)的抗干擾能力，在實(shí)際生產(chǎn)過程中應(yīng)用范圍相對較廣，但是該種控制模式的費(fèi)用相對較高，需要企業(yè)花費(fèi)較多的生產(chǎn)成本。

1.2硬件模塊

搬運(yùn)機(jī)器人智能控制系統(tǒng)的核心部分體現(xiàn)在其運(yùn)動控制模塊上，該模塊的核心部分是運(yùn)動控制模塊，這也是決定搬運(yùn)機(jī)器人智能控制系統(tǒng)是否能夠具有較強(qiáng)運(yùn)動功能的決定因素。該模塊不僅需要依據(jù)系統(tǒng)自身所帶有的算法對其接收到的信息進(jìn)行計算，還需要充分發(fā)揮系統(tǒng)模塊的作用，充分接受信號，這樣不僅能夠保證智能機(jī)器人能夠具有較高的工作效率，還能夠讓其具有較高的精度。

智能控制系統(tǒng)硬件模塊主要包括主控制器、伺服驅(qū)動、運(yùn)動控制、I/O以及人機(jī)交互五大模塊組成。人機(jī)交互模塊主要負(fù)責(zé)將操作指令傳送到運(yùn)動控制模塊中，并對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，發(fā)出監(jiān)控信號；伺服驅(qū)動模塊則負(fù)責(zé)接收運(yùn)動控制模塊中發(fā)出的控制指令，并驅(qū)動伺服電動機(jī)；運(yùn)動控制模塊則對人機(jī)交互模塊中發(fā)出的指令以及監(jiān)控信號進(jìn)行處理，連接PC機(jī)與各伺服驅(qū)動模塊，發(fā)出位置信號，并控制速度；I/O模塊則了數(shù)據(jù)的交互。

圖1搬運(yùn)機(jī)器人智能控制系統(tǒng)硬件模塊構(gòu)成

1.2.1運(yùn)動控制模塊

搬運(yùn)機(jī)器人智能控制系統(tǒng)的核心就是運(yùn)動控制模塊，這一模塊既要接收各系統(tǒng)模塊的各種信號，還要通過自身所帶的控制算法，對信號進(jìn)行運(yùn)算，從而對機(jī)器人運(yùn)動的軌跡、位置、速度進(jìn)行規(guī)劃，使機(jī)器人能夠高速度、高精度的進(jìn)行搬運(yùn)。這一模塊主要由運(yùn)動控制卡和PLC構(gòu)成。

1.2.2I/O模塊

這一模塊主要用于控制系統(tǒng)中各種信號的采集，如位置信號、故障信號、抓取信號、就位信號等。由傳感器以及端子板構(gòu)成，傳感器的選擇可以根據(jù)實(shí)際功能需要進(jìn)行配置，并根據(jù)傳感器選擇相應(yīng)的端子板。

1.2.3伺服驅(qū)動模塊

伺服驅(qū)動模塊要接收來自于運(yùn)動控制模塊的各種指令，并對各類運(yùn)動數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)劃，驅(qū)動電機(jī)使機(jī)器人按照運(yùn)動軌跡開展搬運(yùn)作業(yè)。伺服驅(qū)動器的選擇需要與電機(jī)類型以及功率相匹配，并且具備較快的響應(yīng)速度、較高的可靠性以及抗干擾能力，同時能夠更精確的定位、更大范圍的調(diào)整速度。

1.2.4人機(jī)交互模塊

主要由示教機(jī)構(gòu)成，可以進(jìn)行可視化操作，并且對機(jī)器人的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，根據(jù)機(jī)器人的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行手動控制，及時的根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行參數(shù)的修改，確保搬運(yùn)作業(yè)能夠最優(yōu)化。

2搬運(yùn)機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件構(gòu)成

2.1技術(shù)要求

軟件技術(shù)是滿足智能機(jī)器人搬運(yùn)作用工作要求的重要內(nèi)容。通過軟件的作用能夠充分發(fā)揮智能機(jī)器人精確定位的作用，將機(jī)器人的工作定位確定在一個較小的范圍之中，這樣就能夠確保智能機(jī)器人能夠軟件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)科學(xué)搭配，從而實(shí)現(xiàn)各個功能之間的搭配和拓展。搬運(yùn)機(jī)器人是硬件和軟件的集合體，不僅需要硬件設(shè)備保證其靈活性，還需要較好的軟件功能，實(shí)現(xiàn)更好的人機(jī)交互。

2.2功能要求

搬運(yùn)機(jī)器人需要具備原點(diǎn)復(fù)位功能、運(yùn)行控制功能、數(shù)據(jù)管理功能、坐標(biāo)定位功能、程序管理功能、動作指示執(zhí)行功能等內(nèi)容。各個功能的需求主要通過在線監(jiān)控、運(yùn)動控制、通信控制等模塊來完成。在實(shí)際工作過程中需要軟件充分發(fā)揮其作用，來實(shí)現(xiàn)硬件結(jié)構(gòu)的完美銜接，由此來充分發(fā)揮拌勻機(jī)器人在實(shí)際操作過程中的優(yōu)勢。充分發(fā)揮搬運(yùn)機(jī)器人的功能要求的優(yōu)勢，也是未來擴(kuò)大搬運(yùn)機(jī)器人市場的重要手段。只有能夠制作出具備多元化功能的搬運(yùn)機(jī)器人，才能滿足更多消費(fèi)者的用戶需求，才能讓其在未來的機(jī)器人市場中占據(jù)重要的景真理。

3結(jié)語

搬運(yùn)機(jī)器人智能控制系統(tǒng)的發(fā)展離不開相關(guān)行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、編程技術(shù)、運(yùn)算技術(shù)的發(fā)展都會對搬運(yùn)機(jī)器人智能控制系統(tǒng)的今后發(fā)展產(chǎn)生重要影響。搬運(yùn)機(jī)器人的設(shè)計應(yīng)該綜合考慮其用途及工作環(huán)境，這不僅能夠節(jié)約一定的成本，也能夠充分發(fā)揮搬運(yùn)機(jī)器人的性能優(yōu)勢，在實(shí)際生產(chǎn)生活中達(dá)到事半功倍的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁一新，劉凱.促進(jìn)我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化的戰(zhàn)略思考[J].現(xiàn)代