摘要：随着科学技术的不断进步，搬运机器人已经作为一种发展迅速、使用率较高的机器人走进了人类的工作和生活之中。搬运机器人是计算机技术今后的发展趋势，也是蕴藏了巨大的经济价值和效益。因此对于搬运机器人智能控制系统设计的研究具有重要的理论意义与实践意义。本文首先介绍了搬运机器人智能控制系统的硬件设计，其次介绍了搬运机器人控制系统的软件构成，最后对全文进行归纳总结。
关键词：搬运；机器人；智能控制；系统
机器人本身是一个智能化的系统，能够将动态决策、环境感知、规划行为等多种功能进行综合，其发展与人工智能技术、计算机信息技术、自动化控制技术以及工程力学技术的发展密切相关。随着上述工业技术的不断发展，搬运机器人的发展将会迎来前所未有的大好局面，尤其是在一些高危工作环境中，搬运机器人往往能够充分发挥其性能优势。在我国搬运机器人经历了较长时间的发展，从小负荷到大负荷的发展趋势。当下搬运机器人已经实现了分拣、手动、标示等多种功能的融合，自动化程度也不断提升，这不仅提高了智能机器人工作精度，也大幅度提升了智能机器人的工作效率。
由于当下智能机器人控制系统已经达到了较高的智能化技术，并且在机器人软件设计和硬件配置上都已经取得了不错的成绩，通信技术、传感器技术、编程技术、运算技术、PLC技术、PC机技术的成熟以及融合为搬运机器人的产生和发展奠定了重要基础。
1 搬运机器人智能控制系统的硬件设计
1.1 控制结构
搬运机器人的控制结构比较复杂，构成搬运机器人控制结构的主要有双cpu、单cpu集中式、cpu主从式等控制方式。上述三种控制方式都有其优缺点。随着工业产业的不断发展，工业生产过程中对于搬运机器人的性能的要求也越来越高，除了要求搬运机器人具有较强的负荷承受能力以外，还要求其具有较快的反应速度、较强的扩展性。就单cpu集中式控制方式而言，其反应速度相对较慢，并且该种控制模式也不具备较强的扩展性，因此该种控制模式的劣势相对明显。就cpu主从式控制模式而言该种控制模式的优势体现在其具备较强的应用范围，但是其实际使用过程中反应能力存在一定的缺陷。就双cpu控制模式而言，这种控制模式能够具有更强的稳定性，也具备较强的抗干扰能力，在实际生产过程中应用范围相对较广，但是该种控制模式的费用相对较高，需要企业花费较多的生产成本。
1.2 硬件模块
搬运机器人智能控制系统的核心部分体现在其运动控制模块上，该模块的核心部分是运动控制模块，这也是决定搬运机器人智能控制系统是否能够具有较强运动功能的决定因素。该模块不仅需要依据系统自身所带有的算法对其接收到的信息进行计算，还需要充分发挥系统模块的作用，充分接受信号，这样不仅能够保证智能机器人能够具有较高的工作效率，还能够让其具有较高的精度。
智能控制系统硬件模块主要包括主控制器、伺服驱动、运动控制、I/O以及人机交互五大模块组成。人机交互模块主要负责将操作指令传送到运动控制模块中，并对系统进行实时监控，发出监控信号；伺服驱动模块则负责接收运动控制模块中发出的控制指令，并驱动伺服电动机；运动控制模块则对人机交互模块中发出的指令以及监控信号进行处理，连接PC机与各伺服驱动模块，发出位置信号，并控制速度；I/O模块则了数据的交互。
图1 搬运机器人智能控制系统硬件模块构成
1.2.1 运动控制模块
搬运机器人智能控制系统的核心就是运动控制模块，这一模块既要接收各系统模块的各种信号，还要通过自身所带的控制算法，对信号进行运算，从而对机器人运动的轨迹、位置、速度进行规划，使机器人能够高速度、高精度的进行搬运。这一模块主要由运动控制卡和PLC构成。
1.2.2 I/O模块
这一模块主要用于控制系统中各种信号的采集，如位置信号、故障信号、抓取信号、就位信号等。由传感器以及端子板构成，传感器的选择可以根据实际功能需要进行配置，并根据传感器选择相应的端子板。
1.2.3 伺服驱动模块
伺服驱动模块要接收来自于运动控制模块的各种指令，并对各类运动数据进行规划，驱动电机使机器人按照运动轨迹开展搬运作业。伺服驱动器的选择需要与电机类型以及功率相匹配，并且具备较快的响应速度、较高的可靠性以及抗干扰能力，同时能够更精确的定位、更大范围的调整速度。
1.2.4 人机交互模块
主要由示教机构成，可以进行可视化操作，并且对机器人的运动状态进行实时监控，根据机器人的运动状态进行手动控制，及时的根据现场情况进行参数的修改，确保搬运作业能够最优化。
2 搬运机器人控制系统的软件构成
2.1 技术要求
软件技术是满足智能机器人搬运作用工作要求的重要内容。通过软件的作用能够充分发挥智能机器人精确定位的作用，将机器人的工作定位确定在一个较小的范围之中，这样就能够确保智能机器人能够软件结构实现科学搭配，从而实现各个功能之间的搭配和拓展。搬运机器人是硬件和软件的集合体，不仅需要硬件设备保证其灵活性，还需要较好的软件功能，实现更好的人机交互。
2.2 功能要求
搬运机器人需要具备原点复位功能、运行控制功能、数据管理功能、坐标定位功能、程序管理功能、动作指示执行功能等内容。各个功能的需求主要通过在线监控、运动控制、通信控制等模块来完成。在实际工作过程中需要软件充分发挥其作用，来实现硬件结构的完美衔接，由此来充分发挥拌匀机器人在实际操作过程中的优势。充分发挥搬运机器人的功能要求的优势，也是未来扩大搬运机器人市场的重要手段。只有能够制作出具备多元化功能的搬运机器人，才能满足更多消费者的用户需求，才能让其在未来的机器人市场中占据重要的景真理。
3 结语
搬运机器人智能控制系统的发展离不开相关行业技术的发展，通信技术、传感器技术、编程技术、运算技术的发展都会对搬运机器人智能控制系统的今后发展产生重要影响。搬运机器人的设计应该综合考虑其用途及工作环境，这不仅能够节约一定的成本，也能够充分发挥搬运机器人的性能优势，在实际生产生活中达到事半功倍的效果。
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论文作者:陈志新
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
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