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摘要：机器人控制器属于工业机器人最为关键的一项核心零部件组成内容，其直接决定了工业机器人的使用性能、应用功能，工业机器人控制器技术的进步也必然会对工业机器人研发技术的进步起到非常重要的推动作用。尤其是当前工业机器人逐渐转向智能机器人方向发展的阶段，机器人控制器在人工智能技术、计算机科学技术、传感器技术等多项不同领域技术的进步基础上，其研发技术、制造水平、应用性能等均得到了有效提高，在一定程度上既揭示了未来工业机器人的发展方向，同时也代表了未来工业机器人的发展趋势。基于此，本文将针对世界范围内工业机器人控制器的发展现状进行综合阐述，同时对工业机器人控制器的未来发展进行展望分析。
关键词：工业机器人；控制器；发展现状；未来展望
机器人控制器是控制机器人运行操作过程中其软件结构、硬件结构的核心控制系统，对机器人控制器的设计通常包括了功能设计、结构设计两项内容，其中功能设计主要负责对工业机器人的控制功能、操控算法进行设计，而结构设计则主要负责对工业机器人的硬件结构、软件结构及其他功能分布进行设计。随着当前工业机器人的应用范围不断扩大、应用功能综合性不断提升，机器人控制器研究的复杂程度也随之上升。本文将针对世界范围内工业机器人控制器的发展现状进行综合阐述，同时对工业机器人控制器的未来发展进行展望分析。
1.世界范围内工业机器人控制器的发展现状
当前世界范围内针对工业机器人控制器的研究正在如火如荼的开展。根据机器人控制器操控算法的不同，其可以分为串行结构、并行结构两种类型。而根据机器人类型的差异，依照机器人控制器基本功能单元的差异，其又可以分为通用控制器、非通用控制器两种类型。其中通用控制器又包括开放式控制器、闭合式控制器、混合式控制器三种类型；非通用控制器则包括移动类机器人控制器、爬壁类机器人控制器等不同类型。此外，移动类、爬壁类机器人控制器本身仍未突破开放式、闭合式以及混合式控制器的研究限制。
同时结合当前世界范围内工业机器人控制器的实际发展情况来看，其已经由以往的硬件研究发展至软件、硬件结合的研究方式，由以往的具体控制器研究发展至具有通用性的、开放性的体系结构研究，由以往的单独控制器发展至具备多机器协调控制功能的控制器。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆总体来说，世界范围内工业机器人控制器的研究发展主要集中在以下几个方面：
1.1运动控制器的发展
工业机器人控制器的主要功能在于控制机器人在工作空间中的运动位置、操作顺序、动作时间等。而运动控制器则是控制器的底层组成内容，同时其也可以看作是一个简单的机器人控制器。世界范围内运动控制器的研究仍然以美国、日本为主，其运动控制器的研究已经拥有相应的核心技术，建立了以PC端为基础的开放式控制平台，能够在标准的操作环境、硬件平台基础上完成对不同类型工业机器人的有效控制，同时兼具信号处理、客户服务、监督控制等多项功能。在我国范围内，运动控制器的研究已经取得了非常明显的进步，例如固高科技、众为兴公司等，其已经完成了六轴机器人控制系统的研究、设计、生产、制造、销售的机器人控制器产业的建立。与国外范围相比，当前我国范围内机器人控制器的研究在硬件平台上其实差距不大，而在机器人控制器的操控算法、二次开发平台上则存在较大的差距。
1.2控制器体系结构的发展
控制器体系结构是当前机器人控制器研究发展过程中一项非常火热的研究内容，其研究内容主要集中在控制的功能划分，以及控制器不同功能的信息交换规范性方面。世界范围内针对控制器体系结构的研究也各有差异。例如日本通常以硬件为基础对控制器体系结构进行规划，分别设定了关节操作器、伺服驱动器、运动控制器、操作控制系统、应用程序开发系统五层结构；而美国则建立了一种开放式的机器人控制器体系结构标准，其包括集成化结构、应用程序集、集成或配置环境共同组成，具备对象建模、任务描述、任务执行等不同功能模块。
1.3控制器其他方面的发展
当前世界范围内不同领域的科技进步，也在一定程度上影响了机器人控制器的研究技术进步，对促进机器人控制器的性能研究发挥了非常积极的作用。例如美国相关公司研发出了机器人控制器性能的评价、仿真系统，通过对机器人控制器的模型建立对其进行性能分析和结构分析，以此实现机器人控制器的仿真环境研发过程。我国范围内机器人控制器的研究则主要集中在操控算法的突破上，对机器人体系结构及其他方面的研究内容相对较少。
2.工业机器人控制器的未来发展展望
结合当前世界范围内工业、制造业及其他领域行业对工业机器人的性能、功能需求来看，未来机器人应当朝向机械化、自动化、智能化、信息化、数字化的方向不断前进。与此同时，工业机器人控制器也应当伴随机器人功能和性能的发展不断优化其发展方向。首先未来的工业机器人控制器应当具备开放式的软件结构及硬件结构，以此满足不同领域行业对机器人功能的扩充需求，帮助机器人能够适应不同环境、类型、产品的自动化生产需求；其次机器人控制器应当具备更加可靠、紧凑的系统结构，模块化设计将成为工业机器人控制器未来硬件发展中一项非常重要的方式，其能够结合工业机器人控制器的控制功能需求和相关元件的电气特性，对不同组件进行模块化设计、安装、维护，以此提升机器人控制器的智能化程度，其更加适应机器人控制器不同操控功能的需求；最后机器人控制器后续发展过程中还需要具备限定时间内中断外部处理的功能，以此实现对不同操控功能的同时控制。机器人控制器应具备网络通讯功能，以此实现多台机器人的协同工作和彼此之间的资源共享。
但想要达到上述研究目的，相关科研人员必须在工业机器人控制器的开放式控制体系结构上取得技术突破，需要进一步加强对机器人控制器体系和性能的仿真研究，以及对多重算法的融合研究。以多重算法的研究问题为例，当前机器人控制器的操控算法多使用经典控制理论、现代控制理论、离散控制理论、模糊控制理论等，但无论何种算法，其都无法实现同时控制、多重控制的功能。想要取得操控算法的突破，就必须针对上述算法的融合进行积极研究，甚至可能会出现不同算法的混沌应用这一现象。由于这一研究实在太难，当前我国范围内针对机器人控制器的研究主要集中在开放式、模块化机器人控制器的研究上，力求机器人控制器的设计能够具备不同层次的功能，以适应不同层次的用户需求，便于用户能够更加方便的拓展、改进机器人控制器的相关操控功能。
3.结语
综上所述，当前世界范围内针对工业机器人控制器的研究方向已经朝着开放式结构、模块式结构逐渐转变，然而其研究过程中仍然需要突破算法、仿真、材料等多项因素的制约。我国范围内工业机器人控制器的研究相较以往已经取得了长足进步，但在机器人控制器体系结构的研究上距离国外先进国家，仍然存在一定差距。未来我国也将积极投身于开放式、模块化机器人控制器的研究上，以此促进机器人控制器的性能、功能不断进步，促进整个工业机器人生产体系的发展壮大。
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论文作者:欧玉辉
论文发表刊物:《科技研究》2019年5期
论文发表时间:2019/7/23
标签：机器人论文; 控制器论文; 工业论文; 范围内论文; 功能论文; 算法论文; 结构论文; 《科技研究》2019年5期论文;