搬運(yùn)機(jī)器人智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

劉朋 王琨 黃銀花

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，搬運(yùn)機(jī)器人已經(jīng)作為一種發(fā)展迅速、使用率較高的機(jī)器人走進(jìn)了人類的工作和生活之中。搬運(yùn)機(jī)器人是計(jì)算機(jī)技術(shù)今后的發(fā)展趨勢，也是蘊(yùn)藏了巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和效益。因此對于搬運(yùn)機(jī)器人智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究具有重要的理論意義與實(shí)踐意義。本文首先介紹了搬運(yùn)機(jī)器人智能控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，其次介紹了搬運(yùn)機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件構(gòu)成，最后對全文進(jìn)行歸納總結(jié)。

關(guān)鍵詞：搬運(yùn)；機(jī)器人；智能控制；系統(tǒng)

中圖分類號：TP242.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1007-9416（2018）08-0005-01

機(jī)器人本身是一個(gè)智能化的系統(tǒng)，能夠?qū)?dòng)態(tài)決策、環(huán)境感知、規(guī)劃行為等多種功能進(jìn)行綜合，其發(fā)展與人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)以及工程力學(xué)技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。隨著上述工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，搬運(yùn)機(jī)器人的發(fā)展將會(huì)迎來前所未有的大好局面，尤其是在一些高危工作環(huán)境中，搬運(yùn)機(jī)器人往往能夠充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢。在我國搬運(yùn)機(jī)器人經(jīng)歷了較長時(shí)間的發(fā)展，從小負(fù)荷到大負(fù)荷的發(fā)展趨勢。當(dāng)下搬運(yùn)機(jī)器人已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了分揀、手動(dòng)、標(biāo)示等多種功能的融合，自動(dòng)化程度也不斷提升，這不僅提高了智能機(jī)器人工作精度，也大幅度提升了智能機(jī)器人的工作效率。

由于當(dāng)下智能機(jī)器人控制系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到了較高的智能化技術(shù)，并且在機(jī)器人軟件設(shè)計(jì)和硬件配置上都已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成績，通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、編程技術(shù)、運(yùn)算技術(shù)、PLC技術(shù)、PC機(jī)技術(shù)的成熟以及融合為搬運(yùn)機(jī)器人的產(chǎn)生和發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。

1 搬運(yùn)機(jī)器人智能控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

1.1 控制結(jié)構(gòu)

搬運(yùn)機(jī)器人的控制結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，構(gòu)成搬運(yùn)機(jī)器人控制結(jié)構(gòu)的主要有雙cpu、單cpu集中式、cpu主從式等控制方式。上述三種控制方式都有其優(yōu)缺點(diǎn)。隨著工業(yè)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)過程中對于搬運(yùn)機(jī)器人的性能的要求也越來越高，除了要求搬運(yùn)機(jī)器人具有較強(qiáng)的負(fù)荷承受能力以外，還要求其具有較快的反應(yīng)速度、較強(qiáng)的擴(kuò)展性。就單cpu集中式控制方式而言，其反應(yīng)速度相對較慢，并且該種控制模式也不具備較強(qiáng)的擴(kuò)展性，因此該種控制模式的劣勢相對明顯。就cpu主從式控制模式而言該種控制模式的優(yōu)勢體現(xiàn)在其具備較強(qiáng)的應(yīng)用范圍，但是其實(shí)際使用過程中反應(yīng)能力存在一定的缺陷。就雙cpu控制模式而言，這種控制模式能夠具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性，也具備較強(qiáng)的抗干擾能力，在實(shí)際生產(chǎn)過程中應(yīng)用范圍相對較廣，但是該種控制模式的費(fèi)用相對較高，需要企業(yè)花費(fèi)較多的生產(chǎn)成本。

1.2 硬件模塊

搬運(yùn)機(jī)器人智能控制系統(tǒng)的核心部分體現(xiàn)在其運(yùn)動(dòng)控制模塊上，該模塊的核心部分是運(yùn)動(dòng)控制模塊，這也是決定搬運(yùn)機(jī)器人智能控制系統(tǒng)是否能夠具有較強(qiáng)運(yùn)動(dòng)功能的決定因素。該模塊不僅需要依據(jù)系統(tǒng)自身所帶有的算法對其接收到的信息進(jìn)行計(jì)算，還需要充分發(fā)揮系統(tǒng)模塊的作用，充分接受信號，這樣不僅能夠保證智能機(jī)器人能夠具有較高的工作效率，還能夠讓其具有較高的精度。運(yùn)動(dòng)控制模塊主要由兩部分組成，分別是plc和運(yùn)動(dòng)控制卡。I/O模塊也是搬運(yùn)智能機(jī)器人的重要模塊，該模塊主要負(fù)責(zé)信息采集工作，其采集的信息包括故障信息、位置信息、抓取信息等。在實(shí)際工作實(shí)踐中，智能機(jī)器人能夠自主選擇哪種系統(tǒng)進(jìn)行工作，從而完成相應(yīng)的工作內(nèi)容。伺服驅(qū)動(dòng)模塊也是硬件系統(tǒng)的重要組成部分，該部分主要通過匹配各部件來提升工作效率，保證智能機(jī)器人具備較強(qiáng)、較快的響應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)對機(jī)器設(shè)備的準(zhǔn)確定位。

2 搬運(yùn)機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件構(gòu)成

2.1 技術(shù)要求

軟件技術(shù)是滿足智能機(jī)器人搬運(yùn)作用工作要求的重要內(nèi)容。通過軟件的作用能夠充分發(fā)揮智能機(jī)器人精確定位的作用，將機(jī)器人的工作定位確定在一個(gè)較小的范圍之中，這樣就能夠確保智能機(jī)器人能夠軟件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)科學(xué)搭配，從而實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能之間的搭配和拓展。搬運(yùn)機(jī)器人是硬件和軟件的集合體，不僅需要硬件設(shè)備保證其靈活性，還需要較好的軟件功能，實(shí)現(xiàn)更好的人機(jī)交互。

2.2 功能要求

搬運(yùn)機(jī)器人需要具備原點(diǎn)復(fù)位功能、運(yùn)行控制功能、數(shù)據(jù)管理功能、坐標(biāo)定位功能、程序管理功能、動(dòng)作指示執(zhí)行功能等內(nèi)容。各個(gè)功能的需求主要通過在線監(jiān)控、運(yùn)動(dòng)控制、通信控制等模塊來完成。在實(shí)際工作過程中需要軟件充分發(fā)揮其作用，來實(shí)現(xiàn)硬件結(jié)構(gòu)的完美銜接，由此來充分發(fā)揮拌勻機(jī)器人在實(shí)際操作過程中的優(yōu)勢。充分發(fā)揮搬運(yùn)機(jī)器人的功能要求的優(yōu)勢，也是未來擴(kuò)大搬運(yùn)機(jī)器人市場的重要手段。只有能夠制作出具備多元化功能的搬運(yùn)機(jī)器人，才能滿足更多消費(fèi)者的用戶需求，才能讓其在未來的機(jī)器人市場中占據(jù)重要的景真理。

3 結(jié)語

搬運(yùn)機(jī)器人智能控制系統(tǒng)的發(fā)展離不開相關(guān)行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、編程技術(shù)、運(yùn)算技術(shù)的發(fā)展都會(huì)對搬運(yùn)機(jī)器人智能控制系統(tǒng)的今后發(fā)展產(chǎn)生重要影響。搬運(yùn)機(jī)器人的設(shè)計(jì)應(yīng)該綜合考慮其用途及工作環(huán)境，這不僅能夠節(jié)約一定的成本，也能夠充分發(fā)揮搬運(yùn)機(jī)器人的性能優(yōu)勢，在實(shí)際生產(chǎn)生活中達(dá)到事半功倍的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]梁一新，劉凱.促進(jìn)我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化的戰(zhàn)略思考[J].現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)，2013，（06）：28-32.

[2]李瑞峰.中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略[J].航空制造技術(shù)，2017，（09）：32-37.

[3]李曉剛，劉晉昊.碼垛機(jī)器人的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀、問題及對策[J].包裝工程，2015，（02）：96-102.