可用于生產(chǎn)線(xiàn)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）的研究成果應用到機器人控制系統的實(shí)時(shí)操作中，是一項富有挑戰性的研究工作．而具有開(kāi)放式結構的模塊化、標準化機器人控制器的研究無(wú)疑對提高機器人性能和自主能力、推動(dòng)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指令以及傳感信息控制機器人完成一定的動(dòng)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(lái)處理。用上、下位機二級分布式結構，上位機負責整個(gè)系統管理以及運動(dòng)學(xué)計算、軌跡規劃等。下位機由多CPU組成，每個(gè)CPU控制一個(gè)關(guān)節運動(dòng)，這些CPU和主控機聯(lián)系是通過(guò)總線(xiàn)形式的緊耦合。這種結構的控制器工作速度和控制性能明顯提高，但這些多CPU系統共有的特征都是針對具體問(wèn)題而采用的功能分布式結構，即每個(gè)處理器承擔固定任務(wù)，控制器計算機控制系統中的位置控制部分，采用數字式位置控制。硬件平臺本一開(kāi)始采用固高公司生產(chǎn)的GT系列運動(dòng)控制器，可以同步控制四個(gè)運動(dòng)軸，實(shí)現多軸協(xié)調運動(dòng)。其核心由ADSP2I8l數字信號處理器和FPGA組成，可以實(shí)現高性能的控制計算。研究過(guò)程中，有以下幾個(gè)局限性：
（1）開(kāi)放性差：局限于“專(zhuān)用計算機、專(zhuān)用機器人語(yǔ)言、專(zhuān)用微處理器”的封閉式結構。封閉的控制器結構使其具有特定的功能、適應于特定的環(huán)境，不便于對系統進(jìn)行擴展和改進(jìn)；
（2）軟件獨立性差：軟件結構及其邏輯結構依賴(lài)于處理器硬件，難以在不同的系統間移植；
（3）容錯性差：由于并行計算中的數據相關(guān)性、通訊及同步等內在特點(diǎn)，控制器的容錯性能變差，其中一個(gè)處理器出故障可能導致整個(gè)系統的癱瘓；
（4）擴展性差：目前，機器人控制器的研究著(zhù)重于從關(guān)節這一級較常見(jiàn)的，比如對空宅導彈導引火來(lái)說(shuō)，鎖定和預偏是兩個(gè)經(jīng)常要用到的功能，而它們卻對伺服系統的形式和速率傳感器的選擇提出丁不同的要求。
首先，如果在導引頭內增加一套測速機元什，則問(wèn)題就可以解決，但這樣做會(huì )使系統復雜程度提高，利于產(chǎn)品研制的工程化和小型化；再者，通過(guò)計算分析發(fā)現，在導彈的掛帆飛行狀態(tài)，導引光軸雖然要求復現的是相對彈體的鎖定，搜索和雷達黼動(dòng)信號，但導彈住掛機狀態(tài)彈體擺動(dòng)角速度不是太大，且擺動(dòng)持續的時(shí)間也不會(huì )很長(cháng)，如果導引頭的鎖定品質(zhì)能滿(mǎn)足要求，則利用速率陀螺來(lái)進(jìn)行反饋的弊端就可被大大減弱。所以經(jīng)過(guò)綜合考慮，決定仍?xún)H采用速率陀螺作為內回路速度傳感器件，以科于更好地實(shí)現光軸對El標的穩定跟蹤。
4仿真驗證
以隨動(dòng)系統復現相對慣性空間穩定的輸入為例，為進(jìn)一步比較兩種方案，我們利用ADAMs軟件和MATLAB軟件一起進(jìn)行了位標器運動(dòng)學(xué)、動(dòng)『J學(xué)和控制系統聯(lián)合仿真。仿真條件假設目標在空間靜止，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(dòng)情況下，進(jìn)行目標指示信息的隨動(dòng)，對指向誤差（即光軸與視線(xiàn)的夾角）的大小進(jìn)行記錄，仿真結果如圖3所示。
其中實(shí)線(xiàn)為采用陀螺信號時(shí)的誤差，虛線(xiàn)為采用測速機信號時(shí)的誤差。結果表明，采用陀螺信號作為反饋信號可以有效地減小彈體擺動(dòng)情況系統的隨動(dòng)誤差，此結果與前面理論分析結果也基本一致。
5結語(yǔ)
本文詳細分析了動(dòng)基座隨動(dòng)系統不同輸入信號的類(lèi)型，得出對相對基座穩定的輸入采用測速機反饋、對相對慣性空間穩定的輸入采用速率陀螺反饋的傳感器選用原則，并以空空導彈導引頭為例進(jìn)行了ADAMs和MATLAB聯(lián)合數字仿真，仿真結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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