如何明智的选择搭配机器人的控制设计

  工业机器人我们一般分为几个部分：控制器系统、机械手（驱动系统）、示教器、视觉与传感器、末端执行器。不一样的工业机器人会有在轴设计和轴数上有些不同，也就是在驱动系统上略有不同，比如关节型机器人具有旋转轴，旋转轴的数量从简单的三轴结构到多个关节不等，CSARA具有两个平行轴等等，但在整体的控制设计上，都采取集中式设计或者分散式设计。

  控制器系统我们常常称机器人控制器系统是机器人的大脑，这里面包括了运动控制器、内部和外部通信系统和任何潜在的功率级。潜在的功率级指的是，若机器人要移动重物，肯定需要在电机上施加足够的力才能实现该功能。这个力由电能产生，并从功率级提供给电机。这个功率影响机器人属于高压系统还是低压系统。

  集中式的机器人系统，机器人的控制柜会集中驱动系统的大多数电子模块，而在分散式系统中，这些模块中的其中一些模块将移至机器人的机械手驱动系统中，以支持多种外观尺寸，包括机柜的外观尺寸、电缆等。

  目前大多机器人厂商都是提供集中式的控制管理系统，这样更方便。因为在分散式的系统中，伺服驱动相关电子器件的运行环境与在集中式系统中完全不同，常常要对部分系统来进行重新开发。

  控制与伺服驱动在自动化行业，伺服电机控制是一个老生常谈的通用技术了，工业4.0的兴起加速了自动化系统的升级，这也增加了伺服驱动的升级。现在的自动化系统要求伺服驱动能控制更多的轴数，能实现更多智能化的功能。

  在控制系统需求还没有现在这么复杂的阶段，最常见的设计是用MCU以及FPGA来执行控制算法，并提供外设以连接至驱动器输出和电机反馈。这种设计我们已见过很多了，基本上国内外做MCU的厂商都会涉及一部分这样的业务，国外知名的像TI的C2000系列，ST的STM32系列等等，国内知名的同样不少，国民的N32系列，峰岹的FU68系列，兆易的GD32E系列等等。功能要求不多的控制，单颗或多颗MCU就够了，有些会视情况加FPGA。加FPGA一般就是MCU负责通讯处理、系统母线监测和温度监测等、人机交互界面驱动等功能，FPGA负责逻辑处理和运动控制等功能，实现对整个伺服系统的协同控制。

  就目前国内外MCU厂商提供的用于机器人控制器MCU来看，M4以及M4F内核居多，支持FPU浮点运算，主频也够高，可满足各种运动算法高算力需求，外设资源各异。M7内核加DSP的异构架构在高端领域的工业机器人中也很有优势。

  为了减少外部板需求，缩小空间减少相关成本，慢慢的变多功能（通信、PLC等等）加入控制板中，集成性的提高意味着硬件性能也必须要跟上。从机器人控制管理系统的发展的新趋势里能确定的是多核异构架构才能满足机器人系统全部的处理需求。MCU+FPGA异构架构，MCU+DSP异构架构，MCU+MPU架构等多核异构设计在以后的机器人中会慢慢的常见。

  以往厂商会第一先考虑采用DSP来优化控制算法，但现在实时处理数据的能力逐渐重要，因此带宽对伺服驱动是一个很重要的指标，足够的带宽才能同时处理多个轴的输入，并留有足够的裕量用于其他功能。DSP在机器人控制里独立的方案慢慢的变少，独立DSP正在慢慢的变多地转向SoC的一个处理单元。

  实时处理数据的能力逐渐重要，所以ArmCortex-A和Cortex-R内核在现在的机器人应用里也慢慢变得常见，二者各有千秋。Cortex-A能够给大家提供我们上面说到的高带宽，实现机器人对多轴数据的实时快速处理，高带宽也很方便进行网络通信等其他功能。但相比之下它缺少Cortex-R内核的实时组件，单论伺服控制方面Cortex-R会更适合。

  小结机器人系统控制往多核处理器靠拢，不同内核之间分散各个回路可以使专用于每个回路的处理带宽最大化，这肯定会提升系统的控制解决能力，并完成更多其它功能的实现。上面这些不同内核，优势各异的处理元件如何明智的选择如何搭配在机器人控制设计中有着很多玩法与变化。关键字：引用地址：如何明智的选择搭配机器人的控制设计

  软体机器人是一种新型柔软机器人，能适应各种非结构化环境，与人类的交互也更安全。机器人本体利用柔软材料制作，一般认为是杨氏模量低于人类肌肉的材料；有别于传统机器人驱动，软体机器人的驱动方式主要根据所使用的智能材料；一般有介电弹性体（DE）、离子聚合物金属复合材料（IPMC）、形状记忆合金（SMA）、形状记忆聚合物（SMP）等等，从响应的物理量暂时分为如下几类：电场、压力、磁场、化学反应、光、温度。 现实中的机器人总是让人感觉机械感十足，冰冷的外壳，钢铁的线条。但软体机器人却与人们理想中的机器人样子截然不同。本世纪以来，机器人市场不断出现新的颠覆。科学家也设计了各种各样的软体机器人，大多数软体机器人的设计是模仿自然界各种生物

  随着人口老龄化的加剧及对生活质量要求的提高，人们对健康的关注越发明显。而据WHO的报告，到2035年全球将会有大约1290万的医护人员短缺。对医疗人员的需求没办法得到满足，也在某一些程度上促进了未来对医疗机器人使用的需求。 近日，定位为特种医疗服务机器人的上海钛米机器人宣布获得4000万A轮投资，由IDG领投，国科嘉和、科沃斯和创徒基金跟投。据悉，此次融资将大多数都用在钛米机器人的产品研制及市场推广方面。事实上，早在去年9月份钛米机器人就曾获得国科嘉和及创徒基金的1000万天使轮投资。2015年1月成立的钛米机器人，前期基于原有的经验积累主要是以通用机器人底盘为切入点，为了近一步接近市场又陆续开发了应用于餐厅、博物馆等导引服务机器人产品。

  在吸纳首位机器人入职的9年后，海立集团尝到了大大甜头：2015年，使用一台机器人成本不到6万元/年，使用一名工人成本近10万元/年。生产“心脏”———的海立集团，拥有上海最大规模之一的机器人工厂。在海立看来，在成本高企的黄浦江畔，压缩机制造产业仍可保留。因为“招聘”机器人员工，为海立争取到了战略空间。 事实上，除了制造业运用的工业机器人，智能机器人也取代人工，在金融等领域越来越多扮演起客服的角色。建行、招行已因此共省去9000人工客服。 “”车间：3位工人+8台机器人 “铁臂”林立，工人零星。翻转、回旋、抓取、放下……600摄氏度高温下，大黄蜂颜色的机器人“铁臂”动作自如，只要10秒时间，三四斤重的银白色金属卷板

  口罩脱销令口罩生产线炙手可热，医护人士紧缺令送药机器人走俏，站场让自动测体温机器人成为网红，武汉街头配送出现物流机器人身影……新冠病毒感染肺炎疫情，给机器人和智能制造业带来了意想不到的新机会。 不过，眼下中国机器人行业仍然处于产能恢复的“爬坡”期，而且受客户订单延后的影响，2020年国内机器人行业的产值将会出现下滑。高工咨询的董事长张小飞3月4日在接受第一财经记者正常采访时表示，“长期看，疫情给人机一体化智能系统带来的机遇大于困难。” 九成机器人企业已复工入 根据高工咨询对全国60多家机器人行业上下游企业的调查，截至今年2月底，已经复工和部分复工的企业已达90%，未能复工的企业主要位于湖北地区、北京和天津。尽管复工企业已

  每当提到清理 马桶 ，尤其是家庭主妇，想想就是很心累的活。然而当前，一个名叫“SpinX”的马桶清洁 机器人 计划的出现，想必会让众多家庭摆脱这种困扰。   SpinX 是一款专门用来清洗马桶的机器人，可以被直接安装在马桶上，位于马桶圈的内侧，并且还能根据自身的需求 自动 调节高度，并不是我们所知道传统意义上的机器人。       作为全球首款自动清洁马桶机器人，尽管SpinX 听起来是一种比较奇怪的装置，但是自动化的操作方式的确即吸引人又十分方便。设计者的核心目的十分简单明确：便是让各位正式告别清理马桶的脏累。     SpinX 内置电机、马桶刷和喷水器，可以在一定程度上完成真正的清洁效果。所配备的刷子被连接到SpinX的高速旋转支

  随着中国人口红利消失，机器人不仅在制造业上正在替代工人，还将在军事、服务、娱乐等领域取代人类，“钢铁侠”已不仅仅存在于美国科幻电影中，而正走入我们的生活。 1 全球机器人市场：工业机器人占54％ 2019年，全球机器人市场规模达294．1亿美元，其中，工业机器人159．2亿美元，占机器人市场占有率的54％；服务机器人94．6亿美元，占机器人市场占有率的32％；特种机器人40．3亿美元，占机器人市场占有率的14％。 2 全球服务机器人市场：家用服务机器人占45％ 根据IFR 发布的数据：2019年，全球家用服务机器人、医疗服务机器人和公共服务机器人市场规模分别为42亿美元、25．8亿美元和26．8亿美元，其中家用服务机器人市场规模

  实际使用中，载货 汽车 电源电路及配件性能和技术方面存不足是显而易见。为此，我们研制出一种汽车 多功能 电子搭铁 控制开关 ，成功解决了存问题。  该搭铁开关基本功能有：  ①产生起动失控故障时，自动切断总电源；  ②熄火停用时，未关掉用电电器或未断开电源搭铁开关一段时间后，自动切断总电源；  ③需要起动车辆或故障消除后，自动复位通电，可顺利起动车辆，保护了蓄电池和起动机，实现了机械设备（如汽车、拖拉机、发电机、坦克以及油田用作业机、通并机等）电源电路自动控制。  实践证明，汽车多功能电子搭铁控制开关具有自动化程度高、安全可靠、可操作性强、成本低廉、适用性很强等特点，具有广阔推广前景。该搭铁开关已获国家实用新

  摘要：文章以MSP430系列单片机为核心，提出了一种轮式移动机器人的软硬件设计的具体方案，阐述了其通过传感器网络来进行避障、遍历等自主控制，并实现机器人与ＰＣ机间无线控制的方法。 关键词：机器人；MSP430；PWM；232通讯 １ 引言 自主式移动机器人是指能根据任务及环境信息做出全局路径规划，可在行进中不断感知局部环境信息并自主作出决策，从而能够安全行驶并到达目标的智能系统。移动机器人可大范围的应用于工业、国防以及服务性行业。如自动割草机、洗尘机器人、教育机器人等。本文以ＭＳＰ４３０单片机为核心介绍了一种移动机器人的设计雏形，该系统利用各种传感器感知周围环境，并在计算机与单片机之间实现无线通信，从而以无线方式控制移动机器人。

  技术及应用 (刘军,郑喜贵)

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