摘要：工業機器人由主體、驅動系統和控制系統三個基本部分組成。主體即機座和執行機構，包括臂部、腕部和手部，有的機器人還有行走機構。大多數工業機器人有3～6個運動自由度，其中腕部通常有1～3個運動自由度；驅動系統包括動力裝置和傳動機構，用以使執行機構產生相應的動作；控制系統是按照輸入的程序對驅動系統和執行機構發出指令信號，并進行控制。 

關鍵詞：工業機器人 控制系統 結構體系  

（一）工業機器人控制系統所要達到的功能 

  機器人控制系統是機器人的重要組成部分，用于對操作機的控制，以完成特定的工作任務，其基本功能如下： 

（1）記憶功能：存儲作業順序、運動路徑、運動方式、運動速度和與生產工藝有關的信息。  

（2）示教功能：離線編程，在線示教，間接示教。在線示教包括示教盒和導引示教兩種。  

（3）與外圍設備聯系功能：輸入和輸出接口、通信接口、網絡接口、同步接口。      

（4）坐標設置功能：有關節、、工具、用戶自定義四種坐標系。                

（5）人機接口：示教盒、操作面板、顯示屏。  

（6）傳感器接口：位置檢測、視覺、觸覺、力覺等。 

（7）位置伺服功能：機器人多軸聯動、運動控制、速度和加速度控制、動態補償等。  

（8）故障診斷安全保護功能：運行時系統狀態監視、故障狀態下的安全保護和故障自診斷。  

（二）、工業機器人控制系統的組成

（1）控制計算機：控制系統的調度指揮機構。一般為微型機、微處理器有32位、64位等，如奔騰系列CPU以及其他類型CPU。  

（2）示教盒：示教機器人的工作軌跡和參數設定，以及所有人機交互操作，擁有自己獨立的CPU以及存儲單元，與主計算機之間以串行通信方式實現信息交互。      

（3）操作面板：由各種操作按鍵、狀態指示燈構成，只完成基本功能操作。

（4）硬盤和軟盤存儲存：儲機器人工作程序的外圍存儲器。      

（5）數字和模擬量輸入輸出：各種狀態和控制命令的輸入或輸出。      

（6）打印機接口：記錄需要輸出的各種信息。  

（7）傳感器接口：用于信息的自動檢測，實現機器人柔順控制，一般為力覺、觸覺和視覺傳感器。  

（8）軸控制器：完成機器人各關節位置、速度和加速度控制。  

（9）輔助設備控制：用于和機器人配合的輔助設備控制，如手爪變位器等。    

（10）通信接口：實現機器人和其他設備的信息交換，一般有串行接口、并行接口等。  

（11）網絡接口  

1）Ethernet接口：可通過以太網實現數臺或單臺機器人的直接PC通信，數據傳輸速率高達10Mbit/s，可直接在PC上用windows庫函數進行應用程序編程之后，支持TCP/IP通信協議，通過Ethernet接口將數據及程序裝入各個機器人控制器中。        

2）Fieldbus接口：支持多種流行的現場總線規格，如Device net、AB Remote I/O、Interbus-s、profibus-DP、M-NET等。

（三）、工業機器人控制系統分類  

 （1）程序控制系統：給每一個自由度施加一定規律的控制作用，機器人就可實現要求的空間軌跡。  

 （2）自適應控制系統：當外界條件變化時，為保證所要求的品質或為了隨著經驗的積累而自行改善控制品質，其過程是基于操作機的狀態和伺服誤差的觀察，再調整非線性模型的參數，一直到誤差消失為止。這種系統的結構和參數能隨時間和條件自動改變。     

（3）人工智能系統：事先無法編制運動程序，而是要求在運動過程中根據所獲得的周圍狀態信息，實時確定控制作用。  驅動方式：參見工業機器人驅動系統。  運動方式：  

（4）點位式：要求機器人準確控制末端執行器的位姿，而與路徑無關；

（5）軌跡式：要求機器人按示教的軌跡和速度運動。  

（6）控制總線： 國際標準總線控制系統。采用國際標準總線作為控制系統的控制總線，如VME、MULTI-bus、STD-bus、PC-bus。  

（7）自定義總線控制系統：由生產廠家自行定義使用的總線作為控制系統總線。     

（8）編程方式： 物理設置編程系統。由操作者設置固定的限位開關，實現起動，停車的程序操作，只能用于簡單的拾起和放置作業。  

（9）在線編程：通過人的示教來完成操作信息的記憶過程編程方式，包括直接示教（即手把手示教）模擬示教和示教盒示教。  

（10）離線編程：不對實際作業的協作六軸機器人直接示教，而是脫離實際作業環境，生成示教程序，通過使用高級機器人，編程語言，遠程式離線生成機器人作業軌跡。     

（四）、機器人控制系統結構機器人控制系統按其控制方式可分為三類。  

（1）集中控制系統(Centralized Control System )：用一臺計算機實現全部控制功能，結構簡單，成本低，但實時性差，難以擴展，在早期的機器人中常采用這種結構，其構成框圖，如圖2所示?；赑C 的集中控制系統里，充分利用了PC 資源開放性的特點，可以實現很好的開放性：多種控制卡，傳感器設備等都可以通過標準PCI插槽或通過標準串口、并口集成到控制系統中。集中式控制系統的優點是:硬件成本較低，便于信息的采集和分析，易于實現系統的最優控制，整體性與協調性較好，基于PC 的系統硬件擴展較為方便。其缺點也顯而易見:系統控制缺乏靈活性，控制危險容易集中，一旦出現故障，其影響面廣，后果嚴重;由于工業機器人的實時性要求很高，當系統進行大量數據計