摘要：随着经济和科技水平的快速发展，在制造业发展过程当中，工业机器人扮演着非常重要的角色。在当前背景下，工业机器人对生成需求日益提升。一方面，工业机器人要求具备更加理想的柔性以及开放性，另一方面还要求其具备与工业生产不同设备之间的兼容性，使工业机器人能够与不同生产设备形成一套综合的控制系统。当前工业机器人技术最前沿的科研成果与物理学科息息相关。当前对于我国科研机构而言，工业机器人开放式控制系统的研究已经成为非常关键、非常重要的科研课题。不论是运动学，还是动力学都和工业机器人控制系统具有非常密切的关联。工业机器人在低速平稳运行当中，工业机器人惯性力离心力都是非常微弱的，可以忽略不计。在这种情况下，摩擦力、重力是影响工业机器人稳定性以及动态性的主要因素。这就充分显示出工业机器人控制系统和物理学具有非常紧密的关联。所以本文从物理学角度对于工业机器人控制系统从以下几个方面展开论述分析。
关键词：工业机器人；智能运动；运动轨迹；控制方法
引言
近年来，我国的经济水平和科学技术水平都得到了明显的提升。作为工业机器人至关重要的组成部分控制系统，对于机器人技术的发展，在很大程度上起着决定性以及制约性作用。不论是国内还是国外研究领域当中，工业机器人控制系统已经成为一项非常重要的研究课题。本文对于有关工业机器人控制系统相关的研究成果进行了总结归纳以及梳理，希望能够为相关的研究提供一点理论基础。
1工业机器人分类
工业机器人是一种在计算机控制下可编程的自动化加工设备，根据其技术等级、结构坐标系、执行机构运动类型及功能可对机器人进行不同分类。按其技术等级，工业机器人可分为:示教再现机器人、感知机器人及智能机器人。其中，示教再现机器人是一种可重复再现通过示教编程存储起来的作业程序的机器人;感知机器人具有一定的环境感知能力，在一定程度上能适应环境变化的一类机器人;智能机器人一般指具有感觉要素、运动要素以及思考要素能自动执行工作的机器装置。
2工业机器人控制系统
2.1开放式控制系统
在研究领域，还没有一个针对工业机器人控制系统开放性的权威公认的定义。对于开放性，IEEE曾经做出过这样的定义表述，在不同平台之间，系统在应用的时候能够自由的进行移植，而且能够与其它系统实现相互交互，为用户提供的交互方式是一致的。对于开放性系统，库卡机器人集团创始人也曾经进行过定义。开放性系统，计算机和操作系统运行环境是商业化的标准，同时计算机和操作系统硬件以及软件接口具有开放性，而且计算机与操作系统的控制器也应当具备开放式的结构，呈现出标准化模块化的特征。也就是说，用户在使用过程当中，对机器人仅需通过简单的指令就能够进行操作。与此同时在工序发生变化的情况下，对于系统也能够以最小的代价最短的时间进行修改，通过这种修改，能够对新的需求予以满足。在与机器人有关的相关研究课题当中，控制系统一直以来是一个非常热门的研究课题。近年来，对于机器人的研究主要聚焦于其自身技术以及功能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆随着在工业生产过程当中，机器人应用广泛性不断增强，对于工业生产系统而言，机器人已经成为了一个非常重要的标准部件，将生产线上的各种设备的控制系统通过互联网或者工业总线进行有效的连接。对于现在生产装备而言，形成一个具有综合性全面性的控制系统，成为了一种重要的发展趋势。这对于整个控制系统信息数据的流通传递共享起到了显着的加速作用。但是，现代工业生产过程当中，由不同厂家的设备组成生产设备，当前要将大部分设备综合在一起，形成一个综合全面的自动化，系统存在着比较大的困难。因此，在当前的工业生产过程当中，设备的开放性是一个备受关注的话题。除了受自身技术发展影响之外，工业机器人控制系统的开放性等其他影响因素的制约。整体上来看，主要有两个因素会影响到其开放性。第一，开放的自动化设备。控制器在工业生产系统当中，会给用户生产者诸多好处，包括可扩展、可联网、可移植等等。此外，控制系统开放程度增强的可行性随着当前计算机互联网技术商品化水平的提升而不断增强。
2.2工业机器人智能运动方法分析
对于轨迹未知的工业机器人智能运动方法分析，需要认同的一点就是不能够对其控制的对象进行模型的建立，相对于轨迹已知的工业机器人智能运动方法来说具有一定的难度和挑战性。在研究过程中首先要通过对工业机器人PID控制器进行安全性处理，再借助指数加权最小二乘法来观测整个工作过程中的相关蚕食，后期根据DNA算法对工作机制和体系做出优化，积极地避免了很多不确定性因素带来的安全隐患和威胁，促进对运动过程控制。
2.3开放式控制系统的软件实现方法
现阶段，在软件功能的实现方面，大部分研究机构的基础主要以硬件开放式架构为主，并在此基础上，通过开放式纯软件控制技术艺来实现相应的软件功能。通常情况下，在工控机Windows或者LINUX环境下，开放式软件控制进行运算，全部的运动控制运算以及逻辑运算，通过软件本身的内核来完成。数据的传输以及信号的传输由硬件负责。一部分学者开发出了通用软件包，适用于机器人控制，该通用软件包程序是开源的，通过互联网能够对程序进行下载。此外，一部分学者此外针对纯开放式软件控制技术，也有一部分学者进行了研究探讨。在纯开放式软件控制技术的基础上，我国研究学者开发了纯软件开放式控制系统，并基于该控制系统，实现了六种工业机器人的控制。
3工业机器人控制系统发展趋势
开源机器人操作系统在机器人运行过程当中得到了实现，不受机器人硬件约束是开源机器人操作系统的主要优势所在，在不同的机器人之间均能够适用。基于开放式控制系统的多机器人协同运动控制随着科学技术的不断发展，得到了非常显着的进步。特别是国内相关研究领域，例如对于多个工业机器人，天津一些高校通过多层等级是控制体系结构，实现了其与主控系统任务之间的调度功能。除此之外，还有一些学者研究和开发了多机器人系统控制系统。从国外对于该领域的研究情况来看，已经推出了开放式结构控制器。该控制器建立在PC和实时以太网基础之上。与此同时，还开发出了相应的多机器人协同控制系统，并将以上系统成功地应用于工业生产实践过程当中。
结束语
作为工业机器人不可或缺的关键组成部分，控制系统对于机器人技术的发展在很大程度上起到了制约作用。本文首先概括与总结了机器人控制系统相关的研究成果，重点对控制系统的结构特点，接着对于多机器人协同控制应用现状进行总结，最后提出了其在该领域将来的发展趋势。苦钻研相关的控制方法，来完善工业机器人的广泛使用，从而造福人类社会。
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论文作者:汪海涛
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/9
标签：机器人论文; 工业论文; 控制系统论文; 开放式论文; 开放性论文; 系统论文; 软件论文; 《防护工程》2019年第1期论文;