摘要：随着科学技术的快速发展，我国针对仿真机器人的研究就愈加深入。仿真机器人拥有与真实人类外貌、外形、语言、动作和交流能力的机电一体化系统。其主要控制系统就是将仿真机器人机械结构作为基础，为了实现其设计目的和控制目标所制定的运行方案，在仿真机器人整个结构中其就相当于人类的“大脑”。本文主要对仿真机器人控制系统进行深入研究，以期能够保证控制系统的稳定运行，为我国科学研发提供更好的进步空间。
关键词：仿真机器人；控制系统；结构；研究
控制系统作为仿真机器人结构中较为重要组成内容，其主要就是在机械结构的基础上来完成仿真机器人执行方案。在仿真机器人控制系统中，其所拥有的技术包含了电机控制、语音识别等多项内容，具有一定的复杂性。完善的仿真机器人控制系统能够和其机械结构有机结合，让仿真机器人在运行中保持良好的稳定性、可靠性，同时在维护检修方面更加简单，具有良好的应用效果。
1、仿真机器人控制系统综述
1.1 仿真机器人的设计目的及功能
现阶段，我国仿真机器人依旧属于高端科学技术的主要研究领域，其在生活生产中的应用较为少见，公众对其的了解更是少之又少。目前仿真机器人都被主要应用在广告宣传领域之内，这也在很大程度上拓宽了仿真机器人的应用范围，也进一步实现了高端科学技术研究的主要价值。若是说仿真机器人内部机械结构是其躯干，那仿真机器人控制系统就是其重要的“大脑”。仿真机器人通过机械器件所拥有的机械运动、声音信号、传感器信号来对真实人类动作进行模拟，而仿真机器人控制系就是控制与协调所有功能模块的实际运作，让仿真机器人也拥有了思考能力和逻辑思维能力。
1.2 仿真机器人控制系统
仿真机器人控制系统主跟仿真机器人机械结构之间存在很大差异，其主要对仿真机器人的言行举止进行控制，让仿真机器人具备一定的思考能力和逻辑思维能力。因为仿真机器人机械结构具有一定的复杂性，所以想要充分实现类人化动作就胶南，而如何让仿真机器人了解现实环境和交流对方的主要意图，就是仿真机器人控制系统的主要任务。基于仿真机器人的类人化特点，其在控制系统在研究和设计过程中，就要着重考虑语言、动作、情绪与思维能力这四个关键要素，并将这些要素当成仿真机器人控制系统研究和开发的基础。仿真机器人控制系统涵盖的技术较多，其主要包含了语音、电机控制、多媒体、多串口通信等诸多技术。
2、仿真机器人控制系统的硬件电路
2.1 直流电机驱动电路
针对仿真机器人控制系统而言，所使用电路具备的体积就有着十分严格的要求，使用电流体积过大都不能在仿真机械人结构中予以使用。仿真机器人控制系统具有较大复杂性，其控制目标、任务、方法等种类很多，直流有刷电机就包含了侧身、鞠躬、拉线和转身等内容。但由于仿真机器人控制系统资源有着一定限制，所以内部所有资源都要得到有效利用，直流电机驱动电路较为简单，且标准化的控制手段能够从根本上降低控制系统的负担，对仿真机器人控制系统来说有着非常重要的作用和意义。直流电机驱动电路所拥有的驱动和电气两种性能，在控制系统中的应用，更加有助于仿真机器人执行相关的工作方案，让所有执行动作都保持相同，不会因为电机驱动电路性能减小而造成动作变样，还不会因为驱动电路元件温度过高而丧失驱动性能。
2.2 舵机控制器件
舵机也是位置伺服驱动器的一种，其主要功能就是能够随时变换角度并保持角度不变，这种控制器件在仿真机器人控制系统中的使用较为普遍。在仿真机器人控制系统当中，舵机是非常主要的执行部门，其就是给仿真机器人在进行眨眼、转眼、表情时提供主要动力。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆目前，我国仿真机器人控制系统中安装的舵机数量能够达到6个左右，而且针对舵机的控制有着一定的严格要求，使用普通的51序列单片机当成控制器已经不能满足其需求，这就要求要有针对其的舵机控制器。
2.3 电源管理模块
电源管理模块有着电路简单和电源种类多的主要特点，和市场上传统的开关电源相比较，价格低廉、体积小、设计空间大、使用灵活且具有良好的稳定性，和电阻分压类型的电路相比，都是使用三端稳压芯片所具备的电源电路，拥有着精准度高、稳定性强的主要特点，并且在实际输出过程中不会受到负载变化的影响，所产生的损耗功率偏小。因此，在仿真机器人控制系统中，电源管理模块的选择就尤为重要。
2.4 传感器输入电路
传感器输入电路主要包含了触摸感应传感器输入电路和热释红外人体感应输入电路。其中触摸感应传感器输入电路所使用的控制芯片是ADA01A。其拥有着比较特殊的电容感应触摸算法，被广告牌、继电器控制等内容广泛使用。该电路能够在介质隔离的环境下实现电路功能，具有较高的安全性。其优点在于电路简单、没有过多的外围器件、加工方便、成本较低，并且具有良好的抗干扰性能。而热释红外人体感应输入电路是较为敏感的元件，其主要组成结构中包含了高热电材料、滤光镜片、阻抗效应管等。其能够有效检测出人体所散发出的红外辐射，并将这一辐射转变成电信号进行输出。
3、仿真机器人控制系统的软件设计
仿真机器人控制系统较为重要的部分就是软件设计，其能够让仿真机器人拥有较为明显的生命特征。仿真机器人控制系统的软件设计包含了很多方面，其存在于仿真机器人的整个生命流程当中，让仿真机器人所有的执行任务得以实现。
3.1 上位机和下位机的通信协议
在仿真机器人控制系统的上位机和下位机之间制定好通信协议，就是制定严格通信标准，不然上位机和下位机之间所拥有的信息传递就不能进行识别。通信协议作为仿真机器人控制系统识别基础，就一定要保持简单化、层次性、可靠性与有效性。简单化就是指传输和接收的数据信息不能包含太多的字节，其数据帧长度越短对仿真机器人控制系统而言就越好，其在分析数据信息时就更加明确，随后做出的判断就更加准确。仿真机器人控制系统所拥有的通信协议就是实际控制任务与要求的精华，主要对客观实际提供服务，若是在应用过程中不能满足相关要求，就一定要对其进行优化和完善。
3.2 仿真机器人自动运行时的状态流程
仿真机器人在自动运行的情况下，需要按照实际环境情况来选择匹配状态，在状态选择完成以后就会执行系统设计的动作、语言、与思考等行为。仿真机器人控制系统就是其在进行选择和执行时所需要的特定程序。其在自动运行整个过程中能够分成7各子状态，其中包括观望、招揽、接待、互动、交流、舞蹈、宣传。在仿真机器人接通电源以后，其控制系统就会进入初始化状态，这一状态可以确保仿真机器人安全稳定开展工作，在初始化完成以后仿真机器人就会进入到开机状态进行控制，其控制系统就会在工作过程中发挥应有的作用。
结束语：
在科学技术快速发展的今天，仿真机器人已经得到了更大的研发空间。其所仿真的主要对象为人类，而主要目标就是让仿真机器人拥有和人类相似的生理特征与心理行为，可以在使用过程中和人类一样思考，拥有着较高的智能性、独立性与社会性。因此，为了保证仿真机器人在运行过程中的稳定，针对其控制系统进行研究就有很大意义。
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论文作者:王昕炜,孙河南
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/7
标签：机器人论文; 控制系统论文; 电路论文; 舵机论文; 结构论文; 其主要论文; 状态论文; 《电力设备》2017年第36期论文;