工业机器人运动控制分析研究

左培良，邓先智，周琴

（绵阳职业技术学院，四川 绵阳 621000）

随着经济建设水平的不断提高，工业行业呈现出全新的发展形势。工业发展规模不断扩大，工业技术不断更新。而工业机器人作为一种全新的技术体系，在工业发展领域具有显著地位，能够顺利促进工业领域技术更新以及深入发展。而控制系统所具有的作用更是十分显著，因此工业行业在发展机器人技术体系时，需要重点加强控制系统研发与创新，从而保证工业发展体系更加成熟。

1 工业机器人控制系统相关概述分析

1.1 工业机器人控制系统

在工业领域，作为机器人系统的重要组成部分，主要承载系统执行管理功能。在机器人系统运行过程中，控制系统需要对运动数据、方式等进行计算与规划，从而保证系统运行环境更加安全、稳定。同时控制系统显著决定着开放性功能是否合理发挥，具体体现在机器人系统运行动作管理的全过程中。

1.2 开放式控制系统

开放性系统是一个权威性较强的定义，具体指系统能够在多元化平台和环境下，通过自由移植，实现系统之间的交互与分享。此外，该概念的诠释还有不同类型，例如运行环境的开放性标准等。而在机器人系统领域，控制系统一直是关注的重点元件。尤其是在新时期的工业发展领域，机器人系统的应用越发广泛，在一定程度上促进了工业事业的智能化、信息化发展。在工业领域，利用先进的技术手段，将不同的工艺设备，以网络为载体进行衔接，从而实践工业生产的全面性控制。控制系统的出现，在一定程度上推动了工业的深入发展进程，不仅能够使工业信息传递效率加快，同时也能够推动工业信息的共享。随着工业机器人的发展，开放性控制系统成为人们重点研讨的内容。纵观当前的控制系统和设备，技术商品化水平是影响开放性的重要因素，也是促进控制系统实现深入发展的关键模块。目前开放性控制系统并没有准确定义。但是经过总结，可以集中体现在3个方面：拓展性、操作性、移植性。

1.3 控制系统开放性概述

在国际化发展环境下，关于工业机器人控制系统，其开放性发展将成为主要趋势，尤其是对于西方经济发展较为显著的国家，这将是一场严峻的竞争。以美国为例，相继提出GNGC和OMAC计划，就是为了实现工业领域的自动化、智能化发展，显著提高美国在工业行业领域的竞争地位。除美国外，欧盟以及日本等也十分看重控制系统开放性建设与发展，例如欧盟的OSICA以及日本的ASEC等计划。除了研发，控制系统在应用领域所呈现的开放性特征也十分显著。首先在应用范围方面具有较强的开放性特征。但是应用范围的广泛性也造成了一定的问题，即无法在标准上进行统一与明确。不管怎样开发工业机器人控制系统，对于促进未来工业改革以及实现深入发展都十分关键。不仅能够满足工业机器人未来研发需求，同时也在一定程度上顺应了未来工业改革发展趋势。因此，针对工业机器人加强控制系统研究是当前工业改革要重点面临的问题之一。

2 工业机器人开放式控制系统实现方式

2.1 硬件实现方式

在工业机器人领域，为实现开放性控制系统建设，需要从硬件方面进行优化。硬件组成具体体现2个方面：PC和VME系统。相较于后者，前者所呈现的功能比较突出，尤其是在开放性方面，具有显著的特征。因此在控制系统开发领域，呈现的作用比较显著，不仅能够对研发环境进行优化与创新，同时也重点突出控制系统通讯功能，丰富系统功能类型。最重要的是能够实现成本的有效控制，对于实现工业机器人可持续发展具有重要意义。基于PC的控制系统，在硬件方面的实现方式具体可以归结为4个类型：（1）PC方式。该种实现方式虽然开放性特征比较显著，但是在某些方面也存在一定问题，例如需要对控制卡提出严格要求。（2）IPC实现方式。在结构上呈现出紧密性优势比较显著，能够有效缓解数据压力，还能够保证分工明确，从而促进各项工业技术顺利推进。（3）PCL方法。在连接以及联网方面所呈现的优势比较显著，同时也能够促进多个的机器人之间的协同运行，能够实现工业运行环境的在线监控。（4）通用PC与以太网的结合模式。该模式在工业控制领域所呈现的技术优势也比较显著，具体体现效率显著，同时也在很大程度上顺应了网络化、信息化发展趋势，对于促进工业智能性、现代化发展，具有十分深远的意义。

2.2 软件实现方式

除硬件结构外，软件结构在开放性控制系统建设中发挥的作用尤为显著。控制环境主要以2种状态为主：Windows、LINUX。在特定的环境下，对相关数据进行计算和分析，通过逻辑运算完成相关控制指令，保证控制系统正常运行。为了实现软件的开发与应用，相关人员专门开发出软件包，为开放性控制系统提供专门、特定的服务，从而保证工业机器人系统功能，能够得到充分、合理的发挥。除上述软件开发操作，还有很多学者就控制系统，专门从开放性方面就相关技术手段以及控制系统进行开发，并且实现了多类型机器人的协同控制运作，在很大程度上改变了工业发展环境。

3 基于开放式控制系统的多机器人协同分析

在机器人控制系统领域，关于开放性系统的协功能分析呈现出十分显著的效果，而多层等级类型的系统是比较典型的研发成果，在该领域呈现的地位十分突出。同时很多学者开始参与多机器人协同研究领域，提出了很多学说与程序，这对于系统的开放性开发具有积极的影响和意义。尤其是国外很多公司，开始将多机器人协同控制系统应用于工业生产实践当中，在很大程度上提高了工业实践作业效率，同时也促进了工业实现深入的改革与发展。例如在美国焊接工业领域，已经应用了双机器人协调系统。而在奔驰车间生产领域，也应用了多机器人协调系统，实现了2～3个机器人之间的协调运作与控制，在很大程度上提高了车间生活生产工作效率和质量。目前多机器人协调已经受到了十分普遍和广泛的应用，例如在焊接、喷涂等领域，受到广泛应用，并呈现出显著的效果。

4 工业机器人控制系统总体方案分析

在工业机器人领域，关于控制系统需要以总体方案为载体进行优化设计，从而保证系统功能更加全面和具体。在硬件结构方面，计算方式主要以两级为主，并且具有显著的功能优势，不仅能够有效地解决复杂的问题，同时也能够全面提高控制结果的精度，保证控制工作效率更加显著。在顶层设计过程中，为保证系统结构组成更加成熟化与安全化，工作人员需要适当丰富接口，对上位机结构进行完善与优化。同时对工业机器人存储容量、信息传递速度等进行优化，调整机器人运动估计，对整体运作环节进行有效控制。具体的硬件结构编制图显示如图1。

图1

5 工业机器人控制系统发展趋势分析

通过分析工业机器人在当前工业领域控制系统方面呈现的方式和效果，可以发现，在未来工业领域该控制系统将呈现出显著的发展优势。尤其是在信息化发展环境下，各国十分看重信息技术更新与完善。随着工业发展规模的不断扩大，工业机器人的广泛应用已经是一种必然的发展趋势。通过多个机器人之间的协调发展，优化工业发展环境，促进工业工艺发展全面协调与控制，还能保证各项生产作业高效地进行。因此在未来的工业发展领域，必须在思想上重视工业机器人，并且重点研发相关控制系统。重点围绕当期工业机器人运行环境，就相关的控制系统进行研发与创新，积极学习国外先进的控制理论和技术手段。依据国家工业发展环境以及具体的发展要求，进行改良与创新，创建出符合国家工业发展需求的控制体系。

6 结语

综上所述，在工业机器人领域，控制系统发挥着关键性的作用，为保证工业机器人系统功能得到正常发挥，工业行业必须重点加强控制系统建设。从开放性、系统性、总体性特征进行重点分析，完善控制系统。同时，分析控制系统发展趋势，掌握未来控制系统调整和创新方向，从而使工业领域实现智能化控制与管理。