可用于生產(chǎn)線的工業(yè)機器人研究
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3控制器
如何有效地將其他領(lǐng)域（如圖像處理、聲音識別、最優(yōu)控制、人工智能等）的研究成果應(yīng)用到機器人控制系統(tǒng)的實時操作中，是一項富有挑戰(zhàn)性的研究工作．而具有開放式結(jié)構(gòu)的模塊化、標準化機器人控制器的研究無疑對提高機器人性能和自主能力、推動機器人技術(shù)的發(fā)展具有重大意義．機器人控制器是根據(jù)指令以及傳感信息控制機器人完成一定的動作或作業(yè)任務(wù)的裝置，它是機器人的心臟，決定了機器人性能的優(yōu)劣。
這里采用了串行的控制算法處理方式，機器人的控制算法是由串行機來處理。用上、下位機二級分布式結(jié)構(gòu)，上位機負責(zé)整個系統(tǒng)管理以及運動學(xué)計算、軌跡規(guī)劃等。下位機由多CPU組成，每個CPU控制一個關(guān)節(jié)運動，這些CPU和主控機聯(lián)系是通過總線形式的緊耦合。這種結(jié)構(gòu)的控制器工作速度和控制性能明顯提高，但這些多CPU系統(tǒng)共有的特征都是針對具體問題而采用的功能分布式結(jié)構(gòu)，即每個處理器承擔(dān)固定任務(wù)，控制器計算機控制系統(tǒng)中的位置控制部分，采用數(shù)字式位置控制。硬件平臺本一開始采用固高公司生產(chǎn)的GT系列運動控制器，可以同步控制四個運動軸，實現(xiàn)多軸協(xié)調(diào)運動。其核心由ADSP2I8l數(shù)字信號處理器和FPGA組成，可以實現(xiàn)高性能的控制計算。研究過程中，有以下幾個局限性：
（1）開放性差：局限于“專用計算機、專用機器人語言、專用微處理器”的封閉式結(jié)構(gòu)。封閉的控制器結(jié)構(gòu)使其具有特定的功能、適應(yīng)于特定的環(huán)境，不便于對系統(tǒng)進行擴展和改進；
（2）軟件獨立性差：軟件結(jié)構(gòu)及其邏輯結(jié)構(gòu)依賴于處理器硬件，難以在不同的系統(tǒng)間移植；
（3）容錯性差：由于并行計算中的數(shù)據(jù)相關(guān)性、通訊及同步等內(nèi)在特點，控制器的容錯性能變差，其中一個處理器出故障可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)的癱瘓；
（4）擴展性差：目前，機器人控制器的研究著重于從關(guān)節(jié)這一級較常見的，比如對空宅導(dǎo)彈導(dǎo)引火來說，鎖定和預(yù)偏是兩個經(jīng)常要用到的功能，而它們卻對伺服系統(tǒng)的形式和速率傳感器的選擇提出丁不同的要求。
首先，如果在導(dǎo)引頭內(nèi)增加一套測速機元什，則問題就可以解決，但這樣做會使系統(tǒng)復(fù)雜程度提高，利于產(chǎn)品研制的工程化和小型化；再者，通過計算分析發(fā)現(xiàn)，在導(dǎo)彈的掛帆飛行狀態(tài)，導(dǎo)引光軸雖然要求復(fù)現(xiàn)的是相對彈體的鎖定，搜索和雷達黼動信號，但導(dǎo)彈住掛機狀態(tài)彈體擺動角速度不是太大，且擺動持續(xù)的時間也不會很長，如果導(dǎo)引頭的鎖定品質(zhì)能滿足要求，則利用速率陀螺來進行反饋的弊端就可被大大減弱。所以經(jīng)過綜合考慮，決定仍僅采用速率陀螺作為內(nèi)回路速度傳感器件，以科于更好地實現(xiàn)光軸對El標的穩(wěn)定跟蹤。
4仿真驗證
以隨動系統(tǒng)復(fù)現(xiàn)相對慣性空間穩(wěn)定的輸入為例，為進一步比較兩種方案，我們利用ADAMs軟件和MATLAB軟件一起進行了位標器運動學(xué)、動『J學(xué)和控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真。仿真條件假設(shè)目標在空間靜止，在中環(huán)通道，分別利用陀螺速度反饋和測速機速度反饋，在彈體擺動情況下，進行目標指示信息的隨動，對指向誤差（即光軸與視線的夾角）的大小進行記錄，仿真結(jié)果如圖3所示。
其中實線為采用陀螺信號時的誤差，虛線為采用測速機信號時的誤差。結(jié)果表明，采用陀螺信號作為反饋信號可以有效地減小彈體擺動情況系統(tǒng)的隨動誤差，此結(jié)果與前面理論分析結(jié)果也基本一致。
5結(jié)語
本文詳細分析了動基座隨動系統(tǒng)不同輸入信號的類型，得出對相對基座穩(wěn)定的輸入采用測速機反饋、對相對慣性空間穩(wěn)定的輸入采用速率陀螺反饋的傳感器選用原則，并以空空導(dǎo)彈導(dǎo)引頭為例進行了ADAMs和MATLAB聯(lián)合數(shù)字仿真，仿真結(jié)果驗證了分析的正確性。
參考文獻:
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伺服電機相關(guān)文章:伺服電機工作原理
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