若是仅仅有感官跟肌肉，人的四肢并不克不及举措。一方面是因为来自感官的旌旗灯号不器官来吸收跟处置惩罚，另一方面也是因为不器官收回神经旌旗灯号，差遣肌肉产生膨胀或舒张。一样，若是机器人只有传感器跟驱动器，机器臂也不克不及畸形事情。缘故原由是传感器输出的旌旗灯号不起作用，驱动电动机也得不到驱动电压跟电流，以是机器人须要有一个控制系统，用硬件跟软件构成一个的控制系统。

机器人控制系统的功用是吸收来自传感器的检测旌旗灯号，依据操纵使命的要求，驱动机器臂中的各台电动机便像咱们人的举止须要依附自身的感官一样，机器人的运动节制离不开传感器。机器人须要用传感器去检测各类形态。机器人的外部传感器旌旗灯号被用来反应机器臂枢纽的实际运动形态，机器人的内部传感器旌旗灯号被用来检测事情情况的变更。

以是机器人的神经与大脑组合起来才气成一个完全的机器人控制系统。

机器人控制系统观点

机器人控制系统是指由节制主体、节制客体跟节制媒体构成的存在自身方针跟功用的管理系统。控制系统意味着经由过程它可以依照所愿望的方法连结跟转变机械、机构或其他设备内任何感兴趣或可变更的量。控制系统同时是为了使被节制工具到达预约的幻想形态而实行的。控制系统使被节制工具趋于某种须要的不变形态。

机器人控制系统特色

机器人的控制技术是正在传统机械系统的控制技术的根底上开展起来的，是以两者之间并无基础的分歧。但机器人控制系统也有许多特别之处。其特色以下：

1、机器人控制系统实质上是一个非线性体系。惹起机器人非线性因素良多，机器人的布局、传动件、驱动元件等皆会惹起体系的非线性。

2、机器人控制系统是由多枢纽构成的一个多变量控制系统，且各枢纽间存在耦合作用。具体表现为某一个枢纽的运动，会对其他枢纽发生能源效应，每一个枢纽皆要遭到其他枢纽运动所发生的扰动。是以工业机器人的节制中时常利用前馈、赔偿、解耦跟自顺应等庞大控制技术。

3、机器人体系是一个时变体系，其动力学参数跟着枢纽运动地位的变更而变更。

4、较高级的机器人要求对情况前提、控制指令停止测定跟剖析，采取计算机树立重大的信息库，用人工智能的方式停止节制、决议计划、经管跟操纵，依照给定的要求，自动取舍最好节制纪律。

机器人控制系统的根本要求

从利用的角度讲，机器人是一种特别的自动化设备，对其节制有以下要求：

1、多轴运动的协调控制，以发生要求的事情轨迹。由于机器人的手部的运动是一切枢纽运动的分解运动，要使手部依照划定的纪律运动，便必需很好天节制各枢纽调和举措，包罗运动轨迹、举措时序的调和。

2、较下的地位精度，很大的调速规模。除直角坐标式机器人中，机器人枢纽上的地位检测元件平常装置正在各自的驱动轴上，组成地位半闭环体系。另外，因为存在开式链传动机构的空隙等，使得机器人总的地位精准度降低，与数控机床比，约降低一个数量级。但机器人的调速规模很大，平常跨越几千。这是因为事情时，机器人能够以极低的功课速率加工工件；空路程时，为提高效率，又能以极下的速率挪动。

3、体系的静差率要小，即要求体系存在较好的刚性。那是因为机器人事情时要求运动安稳，没有受外力滋扰，若静差率上将造成机器人的地位偏差。

4、地位无超调，静态相应快。制止与工件产生碰撞，正在保证系统得当相应才能的条件下增长体系的阻尼。

5、需采取减减速节制。大多数机器人存在开链式布局，其机器刚度很低，过大的加减速率会影响其运动平稳性，运动启停时应有减减速安装。平常采取匀加减速指令去实现。

6、各枢纽的速率偏差系数应尽量同等。机器人手臂正在空间挪动，是各枢纽结合运动的成果，特别是当要求沿空间直线或圆弧运动时。即便体系有跟踪偏差，仍应要求各轴枢纽伺服系统的速率放大系数尽量同等，并且正在没有影响稳定性的条件下，尽量与较大的数值。

7、从操纵的角度看，要求控制系统存在优越的人机界面，尽量降低对操作者的要求。是以，正在大部分的环境下，要求控制器的计划职员实现底层伺服控制器计划的同时，还要实现计划算法，而把使命的描写计划成简略的语言格局由用户实现。

8、从体系的本钱角度看，要求尽量天降低体系的硬件本钱，更多的采取软件伺服的方式去美满控制系统的机能。

机器人控制系统的功用要求

1、影象功用：存储功课次序、运动门路、运动方法、运动速率跟与生产工艺有关的信息。

2、示教功用：离线编程，在线示教，直接示教。在线示教包罗示教盒跟扶引示教两种。

3、与外围设备接洽功用：输入跟输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。

4、坐标设置功用：有枢纽、相对、对象、用户自定义四种坐标系。

5、人机接口：示教盒、操纵面板、显示屏。

6、传感器接口：地位检测、视觉、触觉、力觉等。

7、地位伺服功用：机器人多轴联动、运动节制、速率跟加速度节制、静态赔偿等。

8、故障诊断平安护卫功用：运转时体系形态监督、毛病形态下的平安护卫跟毛病自诊断。

机器人控制系统的次要品种

控制系统的使命，是依据机器人的功课指令顺序、和从传感器反应回来的旌旗灯号，安排机器人的执行机构来实现的运动跟功用。倘若机器人没有具有信息反馈特点，则为开环控制系统；若具有信息反馈特点，则为闭环控制体系。

依据节制原理可分为顺序控制系统、适应性控制系统跟人工智能控制系统。

依据节制运动的情势可分为点位节制跟轨迹节制。

工业机器人控制系统构成

1、节制计算机：控制系统的调理批示中间机构。

2、示教盒：示教机器人的事情轨迹跟参数设定，和一切人机交互操纵，拥有本人自力的CPU和存储单元，与主计算机之间以串行通讯方法实现信息交互。

3、操纵面板：由各类操纵按键、形态指示灯组成，只实现基本功能操纵。

4、硬盘跟软盘存贮存：储机器人事情顺序的核心存储器。

5、数字跟模拟量输入输出：各类形态跟节制下令的输入或输出。

6、打印机接口：纪录须要输出的各类信息。

7、传感器接口：用于信息的自动检测，实现机器人和婉节制，普通为力觉、触觉跟视觉传感器。

8、轴控制器：实现机器人各枢纽地位、速率跟加速度节制。

9、帮助设备节制：用于跟机器人共同的帮助设备节制，如手爪变位器等。

10通信接口：实现机器人跟其他设备的信息交流，普通有串行接口、并行接口等。

11、网络接口

1）Ethernet接口：可经由过程以太网实现数台或单台机器人的间接PC通讯，数据传输速率高达10Mbit/s，可间接正在PC上用windows库函数停止应用程序编程之后，撑持TCP/IP通信协议，经由过程Ethernet接口将数据及顺序装入各个机器人控制器中。

机器人控制系统布局方法

集合控制系统

用一台计算机实现悉数节制功用，布局简略，成本低，但实时性好，难以扩展，正在初期的机器人中常采取这类布局，其组成框图，如图所示。

基于PC的集合控制系统里，充分利用了PC资源开放性的特色，可以实现很好的开放性：多种控制卡，传感器设备等皆可以经由过程尺度PCI插槽或经由过程尺度串口、并口集成到控制系统中。

集中式控制系统的优点是：硬件本钱较低，便于信息的收罗跟剖析，容易实现体系的最优控制，整体性与协调性较好，基于PC的体系硬件扩展较为便利。

其缺陷也显而易见：系统控制缺乏灵活性，节制危险简单集合，一旦呈现毛病，其影响面广，后果严重；因为机器人的实时性要求很下，当体系停止大批数据计较，会降低体系实时性，系统对多任务的相应才能也会与体系的实时性相冲突；另外，体系连线庞大，会降低体系的可靠性。

主从节制方法

采取主、从两级处理器实现体系的悉数节制功用。主CPU实现经管、坐标变更、轨迹天生跟体系自诊断等：从CPU实现一切枢纽的举措节制。其组成框图，如图所示。

主从节制方法体系实时性较好，适于高精度、高速度节制，但其体系扩展性较差，维修难题。

分散控制方法

按体系的性子跟方法将系统控制分红几个模块，每一个模块各有不同的节制使命跟控制策略，各形式之间可以是主从关系，也可以是对等关联。这类方法实时性好，容易实现高速、高精度节制，容易扩展，可实现智能节制，是现阶段风行的方法，其节制框图如图所示。

其次要思惟是“分散控制，集中管理”，即系统对其总体目标跟使命可以停止综合调和跟分派，并经由过程子系统的调和事情去实现节制使命，全部体系正在功用、逻辑跟物理等方面皆是疏散的，以是又称为集散控制系统或疏散控制系统。

这类布局中，子系统是由控制器跟分歧被控工具或设备组成的，各个子系统之间经由过程收集等彼此通信。分布式控制结构供给了一个开放、及时、正确的机器人控制系统。分布式系统中常采取两级节制方法。

两级分布式控制系统

平常由上位机、下为机跟收集构成。上位机可以停止分歧的轨迹计划跟控制算法，下位机停止插补细分、节制优化等的研讨跟实现。上位机和下位机经由过程通信总线彼此调和事情，这里的通信总线可以是RS-232、RS-485、EEE-488和USB总线等情势。

此刻，以太网跟现场总线技巧的开展为机器人供给了更快捷、不变、无效的通信效劳。特别是现场总线，它使用于出产现场、正在微机化丈量节制设备之间实现双向多结点数字通信，从而造成了新型的收集集成式齐漫衍控制系统—现场总线控制系统。

分布式控制系统的优点在于：体系灵活性好，控制系统的危险性降低，采取多处理器的分散控制，有利于体系功用的并行执行，进步体系的处置惩罚服从，缩短相应工夫。

机器人控制系统分类

1、顺序控制系统：给每一个自由度施加必然纪律的节制作用，机器人便可实现要求的空间轨迹。

2、自顺应控制系统：当外界前提变更时，为保障所要求的质量或为了跟着履历的堆集而自行改良节制质量，其进程是基于操作机的形态跟伺服偏差的窥察，再调剂非线性模子的参数，始终到偏差消失为止。这类体系的布局跟参数能随工夫跟前提自动转变。

3、人工智能体系：事先没法体例运动顺序，而是要求正在运动进程中依据所取得的周围形态信息，及时肯定节制作用。

4、点位式控制系统：要求机器人精确节制末尾执行器的位姿，而与门路有关。

5、接连轨迹控制系统：要求机器人按示教的轨迹跟速率运动。

6、节制总线：国际标准总线控制系统。采取国际标准总线作为控制系统的节制总线，如VME、MULTI-bus、STD-bus、PC-bus。

7、自定义总线控制系统：由生产厂家自行界说利用的总线作为控制系统总线。

8、编程方法：物理设置编程体系。由操作者设置流动的限位开关，实现起动，泊车的顺序操纵，只能用于简略的拾起跟安排功课。

9、在线编程：经由过程人的示教来实现操纵信息的影象进程编程方法，包罗间接示教模拟示教和示教盒示教。

10、离线编程：没有对实际功课的机器人间接示教，而是脱离实际功课情况，示教顺序，经由过程利用高等机器人，编程语言，近程式离线天生机器人的功课轨迹。