機(jī)器人控制器的系統(tǒng)組成和未來(lái)發(fā)展展望
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2014年6月9日習(xí)近平在中國(guó)科學(xué)院第十七次院士大會(huì)、中國(guó)工程院第十二次院士大會(huì)上的講話(huà),針對(duì)當(dāng)前的機(jī)器人市場(chǎng)形勢(shì),習(xí)近平主席指出“我國(guó)將成為機(jī)器人的最大市場(chǎng),但我們的技術(shù)和制造能力能不能應(yīng)對(duì)這場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)?我們不僅要把我國(guó)機(jī)器人水平提高上去,而且要盡可能多地占領(lǐng)市場(chǎng)。這樣的新技術(shù)新領(lǐng)域還很多,我們要審時(shí)度勢(shì)、全盤(pán)考慮、抓緊謀劃、扎實(shí)推進(jìn)。”
總部位于德國(guó)的行業(yè)組織國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)的數(shù)據(jù)指出,中國(guó)在2013年買(mǎi)入36560臺(tái)工業(yè)機(jī)器人,同比增幅高達(dá)60%。日本同期購(gòu)買(mǎi)26015臺(tái)工業(yè)機(jī)器人,列第三位的美國(guó),購(gòu)買(mǎi)量是23679臺(tái)。中國(guó)在2013年的工業(yè)機(jī)器人購(gòu)買(mǎi)量是全球銷(xiāo)售量的五分之一,歷史上首次超過(guò)了以技術(shù)的利用見(jiàn)長(zhǎng)的日本。
中國(guó)機(jī)器人存在技術(shù)和人才培養(yǎng)模式短板
雖然我國(guó)當(dāng)前的機(jī)器人購(gòu)買(mǎi)量有了大幅度的提升,但是市場(chǎng)份額大部分被外國(guó)品牌占據(jù),據(jù)悉,6大日本公司占據(jù)中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)量的一半,而中國(guó)本土4大機(jī)器人設(shè)備制造商加在一起僅占中國(guó)市場(chǎng)份額的5%。中國(guó)的機(jī)器人因?yàn)樵诤诵牧悴考涂刂葡到y(tǒng)上有短板,長(zhǎng)期以來(lái)依賴(lài)進(jìn)口,在產(chǎn)品價(jià)格上也不占優(yōu)勢(shì)。
在人才培養(yǎng)模式上,我國(guó)有近百家從事工業(yè)機(jī)器人研究生產(chǎn)的高校院所和企業(yè),現(xiàn)行的體制造成各家研究過(guò)于獨(dú)立封閉,機(jī)器人研究、研發(fā)分散,未能形成合力,產(chǎn)學(xué)研各自為戰(zhàn),無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),低水平重復(fù)研究,而基礎(chǔ)技術(shù)體系的普及、共享及高端技術(shù)的研究還不夠。工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)既需要技術(shù)人才,也需要專(zhuān)業(yè)性的管理、運(yùn)營(yíng)、產(chǎn)品人才。由于目前這一類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才短缺,使得高校、科研院所的研究成果與成型產(chǎn)品之間存在巨大的鴻溝,造成科研成果轉(zhuǎn)化效率低下,產(chǎn)業(yè)增速發(fā)展不明顯。
機(jī)器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由機(jī)器人的機(jī)構(gòu)部分、傳感器組、控制部分及信息處理部分組成。其中控制系統(tǒng)是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的一個(gè)核心環(huán)節(jié),如何設(shè)計(jì)好一個(gè)機(jī)器控制系統(tǒng)是行業(yè)發(fā)展的關(guān)健。作為自動(dòng)化行業(yè)最專(zhuān)業(yè)的媒體OFweek工控網(wǎng)和OFweek機(jī)器人網(wǎng)專(zhuān)程邀請(qǐng)來(lái)自北京航空航天大學(xué)機(jī)器人研究所的贠超教授為大家推出《新型機(jī)器人控制器:通用工控機(jī)+軟件運(yùn)動(dòng)控制》在線研討會(huì)(6月18號(hào)) ,歡迎大家踴躍登記報(bào)名!...點(diǎn)擊此處進(jìn)入登記。
以下是演講內(nèi)容摘選
機(jī)器人控制器的組成
(1)控制計(jì)算機(jī):控制系統(tǒng)的調(diào)度指揮機(jī)構(gòu)。一般為微型機(jī)、微處理器有32位、64位等,如奔騰系列CPU以及其他類(lèi)型CPU。
(2)示教盒:示教機(jī)器人的工作軌跡和參數(shù)設(shè)定,以及所有人機(jī)交互操作,擁有自己獨(dú)立的CPU以及存儲(chǔ)單元,與主計(jì)算機(jī)之間以串行通信方式實(shí)現(xiàn)信息交互。
(3)操作面板:由各種操作按鍵、狀態(tài)指示燈構(gòu)成,只完成基本功能操作。
(4)硬盤(pán)和軟盤(pán)存儲(chǔ)存:儲(chǔ)機(jī)器人工作程序的外圍存儲(chǔ)器。
(5)數(shù)字和模擬量輸入輸出:各種狀態(tài)和控制命令的輸入或輸出。
(6)打印機(jī)接口:記錄需要輸出的各種信息。
(7)傳感器接口:用于信息的自動(dòng)檢測(cè),實(shí)現(xiàn)機(jī)器人柔順控制,一般為力覺(jué)、觸覺(jué)和視覺(jué)傳感器。
(8)軸控制器:完成機(jī)器人各關(guān)節(jié)位置、速度和加速度控制。
(9)輔助設(shè)備控制:用于和機(jī)器人配合的輔助設(shè)備控制,如手爪變位器等。
(10)通信接口:實(shí)現(xiàn)機(jī)器人和其他設(shè)備的信息交換,一般有串行接口、并行接口等。
(11)網(wǎng)絡(luò)接口
1)Ethernet接口2)Fieldbus接口
控制的“大腦”—軟件運(yùn)動(dòng)控制
實(shí)現(xiàn)PC控制,必須在此平臺(tái)上開(kāi)發(fā)一個(gè)自動(dòng)控制軟件包,包含工程和運(yùn)行時(shí)軟件,針對(duì)于:順序控制;運(yùn)動(dòng)控制;技術(shù)功能。
其特點(diǎn):
1、不改變Windows;
2、無(wú)需專(zhuān)業(yè)硬件;
3、將標(biāo)準(zhǔn)Windows變成實(shí)時(shí)操作系統(tǒng);
4、可通過(guò)OCX、Dll、.Net完全訪問(wèn)Windows用戶(hù)界面;
5、通過(guò)TCP/IP遠(yuǎn)程訪問(wèn)
運(yùn)動(dòng)控制器的未來(lái)展望
隨著PC機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,PC機(jī)功能將越來(lái)越完備,軟硬件系統(tǒng)將越來(lái)越強(qiáng)大,人機(jī)界面將越來(lái)越智能化,應(yīng)用成本將越來(lái)越低;但是在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中,如何提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)應(yīng)用一直都是此類(lèi)控制方式的研發(fā)關(guān)鍵之一。因此,相對(duì)廉價(jià)的高性能PC機(jī)能否在工業(yè)實(shí)時(shí)應(yīng)用領(lǐng)域中占有一席之地。
并可以預(yù)見(jiàn),下一代的開(kāi)發(fā)式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)必將以功能模塊化、接口標(biāo)準(zhǔn)化的趨勢(shì)發(fā)展。
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(審核編輯: 小王子)
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