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機器人與獨立（lì）變位機的協同控製研究與實現

2017-4-5 來源（yuán）：沈陽大學作者：張文明 , 董誌海

摘要（yào）：隨（suí）著機（jī）器（qì）人（rén）應用技術的廣泛與先進的技能的開始，機器人在（zài）組裝（zhuāng），焊接，噴塗等（děng）工作（zuò）中也是越走（zǒu）越遠，越來越精密的機器使（shǐ）得其內部的零件也隨之越來越（yuè）複雜，獨立（lì）變位（wèi）機的應（yīng）用也越來越廣（guǎng）泛，機器人與獨立變（biàn）位機結合（hé），也廣泛應（yīng）用於（yú）工業、農業、教育事業、醫療事業（yè）等眾多領域。

關鍵詞：機器人 ; 獨立變位機 ; 協同控製

1.前言

　　隨著時代（dài）的進步，機器人應用的領域越來越廣泛，現在，為人類服（fú）務的機器人不僅越來越智（zhì）能（néng），而且可應用的（de）程序也越來越多，機器人躋身於工業生產工作中已經不是什麽新鮮事，而獨立變位機隨著機器人在工業當中應用也越來越普及，已（yǐ）經成為了自動化生產中不可分割的一部分，隨（suí）著獨立（lì）變位機的各項功能快速發展，也大大拓展了機器人在工業工作（zuò）中的靈活性和多（duō）變性。

2.機器人與獨立變位機概述

　　（1）隨著機器人越來越多的應用於焊（hàn）接、噴塗、組裝等工業（yè）領域，相關（guān）零件的複雜程度和（hé）精密程度日益提升，使獨立（lì）變位機的使用率也與日俱增，機器人與變位機協（xié）調工作的（de）方式主要有兩種，一（yī）種是分步驟運動模式，一般應用場合主要在機器人和獨立變位機不需要協調（diào）工作（zuò）和運動的情況；另一種模式叫做同（tóng）步運動模式，這種應用模式通常（cháng）要求兩者同步聯動。本文主要討論的是第二種模式，獨立（lì）變（biàn）位機（jī）與機器人的協同控製（zhì）研究與實現。

　　（2）機器人控製係統是一個（gè）相對來說比（bǐ）較複雜的係統，而獨立變位機也有著自己獨立（lì）工作的各項靈活程（chéng）序，兩相比（bǐ）較之下（xià），機（jī）器人和獨立變位機在工作中（zhōng）都有著自己得天獨厚的優（yōu）勢，如果能（néng）將獨立變位機和機器人完善的結合在一起的（de）話，就能在教育事業，工業，農業，建（jiàn）築業，甚至是未來的環保（bǎo）事業（yè）中大展拳腳，機器人（rén）在工（gōng）作方（fāng）麵有著自己獨特的優勢，尤其是智能機器（qì）人，在工作中可以很好地處理應急事件，可以很好地彌補獨立變位機非智能的不足，而獨立變位機有著精密（mì）的（de）工（gōng）作精準性，可以把（bǎ）複（fù）雜的係統分解成若幹個便於處理的小模塊，每個機器人的小模塊都在外（wài）部的獨立變位機上對應一個簡單（dān）的小接（jiē）口，忽略或在某種程度上（shàng）簡化內部行為，這方麵的研究工作都集中於定義一個與現實（shí）平台相關的基本程序當中（zhōng）。在機器人龐大的數據庫中，難免會出現一些誤差，如果（guǒ）機（jī）器人能（néng）熟練應用獨立變位機的精準性來工作，那麽就能很好地（dì）把這一誤區避免（miǎn）掉（diào）。

3.機器人與獨立變位機的協同控製研究與（yǔ）實現（xiàn）

　　（1）首先，商品（pǐn）化的機器人係統大多采（cǎi）用封（fēng）閉結構的專用控製器，而上層主控計算機通常采用的都是較（jiào）為專業性的（de）計算（suàn）機（jī），離線編程工（gōng）具使用的（de）也是專業機器人語言，采用專業控製器進行伺服控製，並將控製算法固（gù）定在 CPU 中，這種封閉係統一旦在工作中出現故障或者（zhě）誤差，很難進行修（xiū）改或者（zhě）修複，另外，商（shāng）品化的機器人沒有聯網功能，然而現代化發展核對機器人的研究以及控製器開放的要求越（yuè）來越迫切，也逐漸成為了研究（jiū）的熱（rè）點，目前，針對開放式機器人已有的研究工作主要（yào）集中在機器人（rén）結構的定位，實現係統（tǒng）部件的（de）模塊化以及接口的標準化，提高軟件代（dài）碼的（de）複用性，效（xiào）率。可維護性、正確率以及程序的易讀性，為使用者提供更（gèng）加方便的語言描述和任務指令，以（yǐ）及程環境等（děng）方麵。局限於“專用機器（qì）人，專（zhuān）用機器人語（yǔ）言，專用微處理器”等（děng）封閉（bì）式結構（gòu）的方麵，封閉的控製器結構時期具有特（tè）定（dìng）的功能，適用（yòng）於特定環境（jìng），不便（biàn）於對係統進行拓展和改進，例如，商品化的機器人控製器是（shì）不被開放的，使用者很難根據自己的需要對程序以及指令進行修改和擴（kuò）充內容。

　　（2）在這樣的機器人程序前（qián）提下，很難就（jiù）機器人與獨立變位機的合作協調工作與應（yīng）用進行發展（zhǎn），固定的指令模式使機器人不能很好（hǎo）地協調獨（dú）立變位機工作，各個領域的（de）工作都不一樣，使用者或者使用單位很難根據自己單位工作（zuò）的（de）特殊性來對機器人的固定指令進行更（gèng）改（gǎi）和增加內容，以及設置某項相關功能，而獨立變位機又是高精尖的精密儀器（qì），在工作中不能容許一星半點的差錯（cuò），如果機器人的指（zhǐ）令存在誤差，或者已有的指令（lìng）在某種特殊情（qíng）況下，如電磁幹擾，信號幹擾或者雷電幹擾下發生了偏差或者改變，那麽獨立（lì）變位機將會與指（zhǐ）令錯誤（wù）的（de）機器人來協調工（gōng）作，如果遇到特殊單位的特殊工（gōng）種，如爆破，液化氣廠等，這些偏差（chà）關（guān）係到整個工作的質（zhì）量和進度，甚至是工作人員的生命財產安全。而隻單方麵的要（yào）求（qiú）改變機器人（rén）封閉的指令程（chéng）序和相關程序是不夠的，還需要在獨（dú）立（lì）變位機本身采取一係列相應措施，安全第（dì）一，生產第二，獨立（lì）變位機應該在出現相關緊急情況的時候能夠自動的（de）把機（jī）器人（rén）的錯誤指令關掉，或者自發觸動警（jǐng）報係統，讓整體工作（zuò）的主（zhǔ）導性和（hé）主（zhǔ）體地位不完全放在機器人身上，相互（hù）協調工作應該像人類（lèi）互相協調工作一樣，一方一旦出現問題或者錯誤，另一方堅（jiān）決不能視（shì）而不見。

（3）這樣一來就需要開放機器人的實現了，如果能實現開放性機器（qì）人，用（yòng）戶隻要（yào）能夠（gòu）在遵（zūn）守相關原則的前（qián）提下按照自己的需求來（lái）更改指令（lìng），知道機器（qì）人工（gōng）作，然後機器人就能隨時和獨立變位機來協調相關工作了；目前開放（fàng）式（shì）機器人控製器硬件平台大致可以分為兩類：一類是基於電腦（nǎo）總線係統和基於 VME 總線的係統（tǒng），電腦（nǎo）總線係統具有一係列的有點，譬（pì）如成本低，開（kāi）放性好，完善的軟件開發環境和豐富的軟件資源以及龐大的（de）數據庫，還有良好的通訊功（gōng）能，用戶基本可以通過（guò）這些方麵來（lái）實現機器人（rén）和獨立變位機（jī）的協調工作，從目前來（lái）看（kàn），也是最適用於未來發展的。

4.結束語

　　獨立變位機和機（jī）器（qì）人的協調工作其實已經不隻是人類的構想，我們完全有能力去實現它，去完善和（hé）應用（yòng）它，這樣能夠在各個領（lǐng）域提高（gāo）各項（xiàng）的整體發（fā）展（zhǎn）水平（píng），開放式的電腦能夠給（gěi）機器人帶來不一樣的指令效果，不會故步自封，能夠和獨（dú）立變位（wèi）機更加（jiā）完善的協調工（gōng）作。雖然機器人（rén）和獨立變位機協（xié）調工作有著可觀的前景，但是需要（yào）完善的地（dì）方還有很多，非一日之功，我們需要做的就是在實踐中探索和發（fā）展，為機器人和獨立變位機的工作提供更好（hǎo）地實時（shí）處理能力，提供方（fāng）便的軟件開發環境等等，隨著這一係（xì）列問題的解決，機器人和獨立變位機的合作係統一（yī）定會取得良好的（de）成果。

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