机器人与独立变位机的协同控制研究与实现
2017-4-5 来源：沈阳大学 作者：张文明 , 董志海
摘要：随着机器人应用技术的广泛与先进的技能的开始，机器人在组装，焊接，喷涂等工作中也是越走越远，越来越精密的机器使得其内部的零件也随之越来越复杂，独立变位机的应用也越来越广泛，机器人与独立变位机结合，也广泛应用于工业、农业、教育事业、医疗事业等众多领域。
关键词：机器人 ; 独立变位机 ; 协同控制
1.前言
随着时代的进步，机器人应用的领域越来越广泛，现在，为人类服务的机器人不仅越来越智能，而且可应用的程序也越来越多，机器人跻身于工业生产工作中已经不是什么新鲜事，而独立变位机随着机器人在工业当中应用也越来越普及，已经成为了自动化生产中不可分割的一部分，随着独立变位机的各项功能快速发展，也大大拓展了机器人在工业工作中的灵活性和多变性。
2.机器人与独立变位机概述
（1）随着机器人越来越多的应用于焊接、喷涂、组装等工业领域，相关零件的复杂程度和精密程度日益提升，使独立变位机的使用率也与日俱增，机器人与变位机协调工作的方式主要有两种，一种是分步骤运动模式，一般应用场合主要在机器人和独立变位机不需要协调工作和运动的情况；另一种模式叫做同步运动模式，这种应用模式通常要求两者同步联动。本文主要讨论的是第二种模式，独立变位机与机器人的协同控制研究与实现。
（2）机器人控制系统是一个相对来说比较复杂的系统，而独立变位机也有着自己独立工作的各项灵活程序，两相比较之下，机器人和独立变位机在工作中都有着自己得天独厚的优势，如果能将独立变位机和机器人完善的结合在一起的话，就能在教育事业，工业，农业，建筑业，甚至是未来的环保事业中大展拳脚，机器人在工作方面有着自己独特的优势，尤其是智能机器人，在工作中可以很好地处理应急事件，可以很好地弥补独立变位机非智能的不足，而独立变位机有着精密的工作精准性，可以把复杂的系统分解成若干个便于处理的小模块，每个机器人的小模块都在外部的独立变位机上对应一个简单的小接口，忽略或在某种程度上简化内部行为，这方面的研究工作都集中于定义一个与现实平台相关的基本程序当中。在机器人庞大的数据库中，难免会出现一些误差，如果机器人能熟练应用独立变位机的精准性来工作，那么就能很好地把这一误区避免掉。
3.机器人与独立变位机的协同控制研究与实现
（1）首先，商品化的机器人系统大多采用封闭结构的专用控制器，而上层主控计算机通常采用的都是较为专业性的计算机，离线编程工具使用的也是专业机器人语言，采用专业控制器进行伺服控制，并将控制算法固定在 CPU 中，这种封闭系统一旦在工作中出现故障或者误差，很难进行修改或者修复，另外，商品化的机器人没有联网功能，然而现代化发展核对机器人的研究以及控制器开放的要求越来越迫切，也逐渐成为了研究的热点，目前，针对开放式机器人已有的研究工作主要集中在机器人结构的定位，实现系统部件的模块化以及接口的标准化，提高软件代码的复用性，效率。可维护性、正确率以及程序的易读性，为使用者提供更加方便的语言描述和任务指令，以及程环境等方面。局限于“专用机器人，专用机器人语言，专用微处理器”等封闭式结构的方面，封闭的控制器结构时期具有特定的功能，适用于特定环境，不便于对系统进行拓展和改进，例如，商品化的机器人控制器是不被开放的，使用者很难根据自己的需要对程序以及指令进行修改和扩充内容。
（2）在这样的机器人程序前提下，很难就机器人与独立变位机的合作协调工作与应用进行发展，固定的指令模式使机器人不能很好地协调独立变位机工作，各个领域的工作都不一样，使用者或者使用单位很难根据自己单位工作的特殊性来对机器人的固定指令进行更改和增加内容，以及设置某项相关功能，而独立变位机又是高精尖的精密仪器，在工作中不能容许一星半点的差错，如果机器人的指令存在误差，或者已有的指令在某种特殊情况下，如电磁干扰，信号干扰或者雷电干扰下发生了偏差或者改变，那么独立变位机将会与指令错误的机器人来协调工作，如果遇到特殊单位的特殊工种，如爆破，液化气厂等，这些偏差关系到整个工作的质量和进度，甚至是工作人员的生命财产安全。而只单方面的要求改变机器人封闭的指令程序和相关程序是不够的，还需要在独立变位机本身采取一系列相应措施，安全第一，生产第二，独立变位机应该在出现相关紧急情况的时候能够自动的把机器人的错误指令关掉，或者自发触动警报系统，让整体工作的主导性和主体地位不完全放在机器人身上，相互协调工作应该像人类互相协调工作一样，一方一旦出现问题或者错误，另一方坚决不能视而不见。
（3）这样一来就需要开放机器人的实现了，如果能实现开放性机器人，用户只要能够在遵守相关原则的前提下按照自己的需求来更改指令，知道机器人工作，然后机器人就能随时和独立变位机来协调相关工作了；目前开放式机器人控制器硬件平台大致可以分为两类：一类是基于电脑总线系统和基于 VME 总线的系统，电脑总线系统具有一系列的有点，譬如成本低，开放性好，完善的软件开发环境和丰富的软件资源以及庞大的数据库，还有良好的通讯功能，用户基本可以通过这些方面来实现机器人和独立变位机的协调工作，从目前来看，也是最适用于未来发展的。
4.结束语
独立变位机和机器人的协调工作其实已经不只是人类的构想，我们完全有能力去实现它，去完善和应用它，这样能够在各个领域提高各项的整体发展水平，开放式的电脑能够给机器人带来不一样的指令效果，不会故步自封，能够和独立变位机更加完善的协调工作。虽然机器人和独立变位机协调工作有着可观的前景，但是需要完善的地方还有很多，非一日之功，我们需要做的就是在实践中探索和发展，为机器人和独立变位机的工作提供更好地实时处理能力，提供方便的软件开发环境等等，随着这一系列问题的解决，机器人和独立变位机的合作系统一定会取得良好的成果。
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