機(jī)器人控制系統(tǒng)是由什么組成？機(jī)器人控制系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)器人的重要組成部分，它的作用相當(dāng)于人腦。擁有一個(gè)功能完善、靈敏可靠的控制系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)器人與設(shè)備協(xié)調(diào)動(dòng)作、共同完成作業(yè)任務(wù)的關(guān)鍵。工業(yè)機(jī)器人的構(gòu)成分為：機(jī)械本體部分、傳感器部分和控制部分，共包含六個(gè)子系統(tǒng) ：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、環(huán)境交互系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng) 、控制系統(tǒng)。
工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)一般由對其自身運(yùn)動(dòng)的控制和工業(yè)機(jī)器人與周邊設(shè)備的協(xié)調(diào)控制兩部分組成。
工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點(diǎn)機(jī)器人從結(jié)構(gòu)上講屬于一個(gè)空間開鏈機(jī)構(gòu)，其中各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)是獨(dú)立的，為了實(shí)現(xiàn)末端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡，需要多關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，其控制系統(tǒng)較普通的控制系統(tǒng)要復(fù)雜得多。機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：
(1)機(jī)器人的控制是與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)密切相關(guān)的。在各種坐標(biāo)下都可以對機(jī)器人手足的狀態(tài)進(jìn)行描述，應(yīng)根據(jù)具體的需要對參考坐標(biāo)系進(jìn)行選擇，并要做適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)變換。經(jīng)常需要正向運(yùn)動(dòng)學(xué)和反向運(yùn)動(dòng)學(xué)的解，除此之外還需要考慮慣性力、外力(包括重力)和向心力的影響。
(2)即使是一個(gè)較簡單的機(jī)器人，也至少需要3~5個(gè)自由度，比較復(fù)雜的機(jī)器人則需要十幾個(gè)甚至幾十個(gè)自由度。每一個(gè)自由度一般都包含一個(gè)伺服機(jī)構(gòu)，它們必須協(xié)調(diào)起來，組成一個(gè)多變量控制系統(tǒng)。
(3)由計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)多個(gè)獨(dú)立的伺服系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制和使機(jī)器人按照人的意志行動(dòng)，甚至賦予機(jī)器人一定“智能”的任務(wù)。所以，機(jī)器人控制系統(tǒng)一定是一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。同時(shí)，計(jì)算機(jī)軟件擔(dān)負(fù)著艱巨的任務(wù)。
(4)由于描述機(jī)器人狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)的是一個(gè)非線性數(shù)學(xué)模型，隨著狀態(tài)的改變和外力的變化，其參數(shù)也隨之變化，并且各變量之間還存在耦合。所以，只使用位置閉環(huán)是不夠的，還必須要采用速度甚至加速度閉環(huán)。系統(tǒng)中經(jīng)常使用重力補(bǔ)償、前饋、解耦或自適應(yīng)控制等方法。
(5)由于機(jī)器人的動(dòng)作往往可以通過不同的方式和路徑來完成，所以存在一個(gè)“最優(yōu)”的問題。對于較高級的機(jī)器人可采用人工智能的方法，利用計(jì)算機(jī)建立龐大的信息庫,借助信息庫進(jìn)行控制、決策、管理和操作。根據(jù)傳感器和模式識(shí)別的方法獲得對象及環(huán)境的工況，按照給定的指標(biāo)要求,自動(dòng)地選擇最佳的控制規(guī)律。綜上所述，機(jī)器人的控制系統(tǒng)是一個(gè)與運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)原理密切相關(guān)的、有耦合的、非線性的多變量控制系統(tǒng)。因?yàn)槠渚哂械奶厥庑?，所以?jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論都不能照搬使用。到目前為止，機(jī)器人控制理論還不夠完整和系統(tǒng)。
工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的主要功能工業(yè)機(jī)器人在工作空間中的運(yùn)動(dòng)位置、姿態(tài)和軌跡、操作順序及動(dòng)作的時(shí)間等項(xiàng)目工業(yè)機(jī)器人在工作空間中的運(yùn)動(dòng)位置、姿態(tài)和軌跡、操作順序及動(dòng)作的時(shí)間等項(xiàng)目的控制是工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的主要任務(wù)，其中有些項(xiàng)目的控制是非常復(fù)雜的。
工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的主要功能包括以下兩點(diǎn)：
(1)示教再現(xiàn)功能。示教再現(xiàn)功能是指控制系統(tǒng)可以通過示教盒或手把手進(jìn)行示教,將動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)速度、位置等信息用一定的方法預(yù)先教給工業(yè)機(jī)器人，由工業(yè)機(jī)器人的記憶裝置將所教的操作過程自動(dòng)地記錄在存儲(chǔ)器中，當(dāng)需要再現(xiàn)操作時(shí)，重放存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的內(nèi)容即可。如需更改操作內(nèi)容時(shí)，只需重新示教一遍。
(2)運(yùn)動(dòng)控制功能。運(yùn)動(dòng)控制功能是指對工業(yè)機(jī)器人末端操作器的位姿、速度、加速度等項(xiàng)目的控制。
機(jī)器人控制系統(tǒng)的組成工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)由相應(yīng)的硬件和軟件組成。硬件主要包括以下幾部分:
1)傳感裝置?？煞譃閮?nèi)部傳感器和外部傳感器。其中前者是用來感知其自身的狀態(tài)的,其作用是對工業(yè)機(jī)器人各關(guān)節(jié)的位置、速度和加速度等進(jìn)行檢測;后者是用來感知工作環(huán)境和工作對象狀態(tài)的,外部傳感器包括視覺、力覺、觸覺、聽覺、滑覺等傳感器。
2)控制裝置。一般由一臺(tái)微型或小型計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的接口組成。其作用是用來對各種感覺信息進(jìn)行處理,執(zhí)行控制軟件，并產(chǎn)生控制指令。
3)關(guān)節(jié)伺服驅(qū)動(dòng)部分。這部分的主要作用是以控制裝置的指令為依據(jù)，按作業(yè)任務(wù)的要求驅(qū)動(dòng)各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。這里所說的軟件，主要是指機(jī)器人的控制軟件?？刂栖浖蛇\(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃算法和關(guān)節(jié)伺服控制算法及相應(yīng)的動(dòng)作程序組成。它可以使用所有的編程語言編制，但工業(yè)機(jī)器人控制軟件的主流是由通用語言模塊化而編制形成的專用工業(yè)語言。
