《中國(guó)制造2025》規(guī)劃了我國(guó)制造強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)，智能制造成為工業(yè)制造轉(zhuǎn)型的重中之重。在智能化的大勢(shì)下，智能裝備下游應(yīng)用領(lǐng)域加 快拓展，工業(yè)機(jī)器人發(fā)展可期。
工業(yè)機(jī)器人指的是能在人的控制下智能工作，并能替代人力在生產(chǎn)線上工作的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自 由度的機(jī)器裝置。與人力相比，工業(yè)機(jī)器人具有低成本、高 效率以及24小時(shí)工作的特點(diǎn)。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)勞動(dòng)力成本不斷上漲，我國(guó)制造業(yè)勞動(dòng)力優(yōu)勢(shì)不顯，制造業(yè)亟待向智能化轉(zhuǎn)型，工業(yè)機(jī)器人呈現(xiàn)強(qiáng)勁發(fā)展的態(tài)勢(shì)。
我國(guó)是工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)大國(guó)，從2013年其就連續(xù)兩年成為全球大工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)市場(chǎng)。汽車(chē)制造、電子、橡膠塑料、軍工、航 空制造、食品工業(yè)、醫(yī)藥設(shè)備與金屬制品等領(lǐng)域常有工業(yè)機(jī)器人“身影”。其中汽車(chē)工業(yè)的應(yīng)用較多，比例達(dá)百分之38。廣東、江蘇、上海、北京等地是我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)主要集中的地區(qū)，擁有的工業(yè)機(jī)器人數(shù)量占據(jù)全國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)的半壁江山。
不過(guò)，由于核心技術(shù)缺乏，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)嚴(yán)重依賴國(guó)外企業(yè)，尤其在減速機(jī)、伺服電機(jī)、控 制 器等核心零部件上，我國(guó)本土機(jī)器人企業(yè)受制于人，只能購(gòu)買(mǎi)高昂的國(guó)外設(shè)備，這需要國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人廠商不斷提高技術(shù)，加大研發(fā)水平，早日擺脫國(guó)外機(jī)器人品牌對(duì)中國(guó)工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)市場(chǎng)的控制。
考慮到目前全球制造業(yè)工業(yè)機(jī)器人密度為55，而中國(guó)工業(yè)機(jī)器人密度僅為21，遠(yuǎn)低于日韓德美等發(fā)達(dá)國(guó)家，以及智能制造背景下，“機(jī)器換人”政策不斷落地，未來(lái)我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)還有很大的增長(zhǎng)空間。匯川技術(shù)、機(jī)器人、智云股份、科遠(yuǎn)股份、秦川機(jī)床等相關(guān)概念公司將在機(jī)器人紅利下取得較好發(fā)展。
工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展階段
工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展通?？梢?guī)劃分為三代：
1、一代工業(yè)機(jī)器人：
通常是指目前國(guó)際上商品化與使用化的“可編程的工業(yè)機(jī)器人”，又稱“示教再現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人”，即為了讓工業(yè)機(jī)器人完成某項(xiàng)作業(yè)，首先由操作者將完成該作業(yè)所需要的各種知識(shí)（如運(yùn)動(dòng)軌跡、作業(yè)條件、作業(yè)順序和作業(yè)時(shí)間等），通過(guò)直接或間接手段，對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行“示教”，工業(yè)機(jī)器人將這些知識(shí)記憶下來(lái)后，即可根據(jù)“再現(xiàn)”指令，在一定精度范圍內(nèi)，忠實(shí)的重復(fù)再現(xiàn)各種被示教的動(dòng)作。1962年美國(guó)自動(dòng)化公司的首一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人在美國(guó)通用汽車(chē)公司投入使用，標(biāo)志著一代工業(yè)機(jī)器人的誕生。
2、二代工業(yè)機(jī)器人：
通常是指具有某種智能（如觸覺(jué)、力覺(jué)、視覺(jué)等）功能的“智能機(jī)器人”。即有傳感器得到觸覺(jué)、力覺(jué)和視覺(jué)等信息計(jì)算機(jī)處理后，控制機(jī)器人的操作機(jī)完成相應(yīng)的適當(dāng)操作。1982年美國(guó)通用汽車(chē)在裝配線上為工業(yè)機(jī)器人裝備了視覺(jué)系統(tǒng)，從而宣布了新一代智能工業(yè)機(jī)器人的問(wèn)世。
3、三代工業(yè)機(jī)器人：
即所謂的“只治式工業(yè)機(jī)器人”。它不僅具有感知功能，而且還有一定的決策及規(guī)劃能力。一代工業(yè)機(jī)器人目前仍處在實(shí)驗(yàn)室研究階段。工業(yè)機(jī)器人經(jīng)歷了誕生---成長(zhǎng)---成熟期后，已成為制造業(yè)中不可缺少的核心裝備，世界上有約75萬(wàn)臺(tái)工業(yè)機(jī)器人正與工人朋友并肩戰(zhàn)斗在個(gè)條生產(chǎn)線上。
特種機(jī)器人作為機(jī)器人家族的后起之秀，由于其用途廣泛而大有后來(lái)居上之勢(shì)，仿人機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、醫(yī) 療機(jī)器人、軍 用機(jī)器人、娛樂(lè)機(jī)器人等各種用途發(fā)特種機(jī)器人紛紛面世，而且正以飛快的速度向?qū)嵱没~進(jìn)。
工業(yè)機(jī)器人的分類
工業(yè)機(jī)器人按不同的方法可分下述類型
1、工業(yè)機(jī)器人按操作機(jī)坐標(biāo)形式分以下幾類：（坐標(biāo)形式是指操作機(jī)的手臂在運(yùn)動(dòng)時(shí)所取的參考坐標(biāo)系的形式。）
（1） 直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人
其運(yùn)動(dòng)部分由三個(gè)相互垂直的直線移動(dòng)（即PPP）組成，其工作空間圖形為長(zhǎng)方形。它在各個(gè)軸向的移動(dòng)距離，可在各個(gè)坐標(biāo)軸上直接讀出，直觀性強(qiáng)，易于位置和姿態(tài)的編程計(jì)算，定位精度高，控制無(wú)耦合，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但機(jī)體所占空間體積大，動(dòng)作范圍小，靈活 性差，難與其他工業(yè)機(jī)器人協(xié)調(diào)工作。
（2） 圓柱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人
其運(yùn)動(dòng)形式是通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和兩個(gè)移動(dòng)組成的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其工作空間圖形為圓柱，與直角坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人相比，在相同的工作空間條件下，機(jī)體所占體積小，而運(yùn)動(dòng)范圍大，其位置精度僅次于直角坐標(biāo)型機(jī)器人，難與其他工業(yè)機(jī)器人協(xié)調(diào)工作。
?。?） 球坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人
又稱坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人，其手臂的運(yùn)動(dòng)由兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和一個(gè)直線移動(dòng)（即RRP,一個(gè)回轉(zhuǎn)，一個(gè)俯仰和一個(gè)伸縮運(yùn)動(dòng)）所組成，其工作空間為一球體，它可以作上下俯仰動(dòng)作并能抓取地面上或教低位置的協(xié)調(diào)工件，其位置精度高，位置誤差與臂長(zhǎng)成正比。
（4）多關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人
又稱回轉(zhuǎn)坐標(biāo)型工業(yè)機(jī)器人，這種工業(yè)機(jī)器人的手臂與人一體上肢類似，其前三個(gè)關(guān)節(jié)是回轉(zhuǎn)副（即RRR），該工業(yè)機(jī)器人一般由立柱和大小臂組成，立柱與大臂見(jiàn)形成肩關(guān)節(jié)，大臂和小臂間形成肘關(guān)節(jié)，可使大臂做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和俯仰擺動(dòng)，小臂做仰俯擺動(dòng)。其結(jié)構(gòu)緊湊，靈活 性大，占地面積小，能與其他工業(yè)機(jī)器人協(xié)調(diào)工作，但位置精度教低，有平衡問(wèn)題，控制耦合，這種工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用越來(lái)越廣泛。
?。?）平面關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人
它采用一個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)和兩個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)（即PRR），移動(dòng)關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)，而兩個(gè)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)則控制前后、左右運(yùn)動(dòng)。這種形式的工業(yè)機(jī)器人又稱（SCARA(Seletive Compliance Assembly Robot Arm)裝配機(jī)器人。在水平方向則具有柔順性，而在垂直方向則有教大的剛性。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作靈活，多用于裝配作業(yè)中，特別適合小規(guī)格零件的插接裝配，如在電子工業(yè)的插接、裝配中應(yīng)用廣泛。
2、工業(yè)機(jī)器人按驅(qū)動(dòng)方式分以下幾類：
?。?）氣動(dòng)式工業(yè)機(jī)器人
這類工業(yè)機(jī)器人以壓縮空氣來(lái)驅(qū)動(dòng)操作機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是空氣來(lái)源方便，動(dòng)作迅速，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單造價(jià)低，無(wú) 污染，缺點(diǎn)是空氣具有可壓縮性，導(dǎo)致工作速度的穩(wěn)定性較差，又因氣源壓力一般只有6kPa左右，所以這類工業(yè)機(jī)器人抓舉力較小，一般只有幾十牛頓，較大的有百余牛頓。
（2）液壓式工業(yè)機(jī)器人
液壓壓力比氣壓壓力高得多，一般為70kPa左右，故液壓傳動(dòng)工業(yè)機(jī)器人具有較大的抓舉能力，可達(dá)上千牛頓。這類工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，動(dòng)作靈敏，但對(duì)密封要求較高，且不宜在高溫或低溫環(huán)境下工作。
?。?） 電動(dòng)式工業(yè)機(jī)器人
這是目前用得較多的一類工業(yè)機(jī)器人，不僅因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)品種眾多，為工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)提供了多種選擇，也因?yàn)樗鼈兛梢赃\(yùn)用多種靈活控制的方法。早期多采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，后來(lái)發(fā)展了直流伺服驅(qū)動(dòng)單元，目前交流伺服驅(qū)動(dòng)單元也在迅速發(fā)展。這些驅(qū)動(dòng)單元或是直接驅(qū)動(dòng)操作機(jī)，或是通過(guò)諸如諧波減速器的裝置來(lái)減速后驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)十分緊湊、簡(jiǎn)單。
工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)
機(jī)器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由機(jī)器人的機(jī)構(gòu)部分、傳感器組、控制部分及信息處理部分組成。其中控制系統(tǒng)是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的一個(gè)核心環(huán)節(jié)。
1、工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)所要達(dá)到的功能
機(jī)器人控制系統(tǒng)用于對(duì)操作機(jī)的控制，以完成特定的工作任務(wù)，其基本功能如下：
（1）記憶功能：
存儲(chǔ)作業(yè)順序、運(yùn)動(dòng)路徑、運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)速度和與生產(chǎn)工藝有關(guān)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(dǎo)引示教兩種。
（3）與外 圍設(shè)備聯(lián)系功能：
輸入和輸出接口、通信接口、網(wǎng)絡(luò)接口、同步接口。
?。?）坐標(biāo)設(shè)置功能：
有關(guān)節(jié)、絕 對(duì)、工具、用戶自定義四種坐標(biāo)系。
（5）人機(jī)接口：
示教盒、操作面板、顯示屏。
?。?）傳感器接口：
位置檢測(cè)、視覺(jué)、觸覺(jué)、力覺(jué)等。
（7）位置伺服功能：
機(jī)器人多軸聯(lián)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)控制、速度和加速度控制、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)取?/div>
機(jī)器人控制系統(tǒng)組成框圖
集中控制系統(tǒng)框圖
主從動(dòng)控制系框圖
分布式控制系統(tǒng)框圖
?。?）故障診斷安 全保護(hù)功能：
運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視、故障狀態(tài)下的安 全保護(hù)和故障自診斷。
2、工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的組成
機(jī)器人控制系統(tǒng)組成框圖
?。?）控制計(jì)算機(jī)：
控制系統(tǒng)的調(diào)度指揮機(jī)構(gòu)。一般為微型機(jī)、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(jī)器人的工作軌跡和參數(shù)設(shè)定，以及所有人機(jī)交互操作，擁有自己獨(dú) 立的CPU以及存儲(chǔ)單元，與主計(jì)算機(jī)之間以串行通信方式實(shí)現(xiàn)信息交互。
?。?）操作面板：
由各種操作按鍵、狀態(tài)指示燈構(gòu)成，只完成基本功能操作。
（4）硬盤(pán)和軟盤(pán)存儲(chǔ)存：
儲(chǔ)機(jī)器人工作程序的外 圍存儲(chǔ)器。
（5）數(shù)字和模擬量輸入輸出：
各種狀態(tài)和控制命令的輸入或輸出。
?。?）打印機(jī)接口：
記錄需要輸出的各種信息。
?。?）傳感器接口：
用于信息的自動(dòng)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人柔順控制，一般為力覺(jué)、觸覺(jué)和視覺(jué)傳感器。
?。?）軸控制 器：
完成機(jī)器人各關(guān)節(jié)位置、速度和加速度控制。
（9）輔助設(shè)備控制：
用于和機(jī)器人配合的輔助設(shè)備控制，如手爪變位器等。
（10）通信接口：
實(shí)現(xiàn)機(jī)器人和其他設(shè)備的信息交換，一般有串行接口、并行接口等。
（11）網(wǎng)絡(luò)接口
1）Ethernet接口：可通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)臺(tái)或單臺(tái)機(jī)器人的直接PC通信，數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)10Mbit/s，可直接在PC上用windows庫(kù)函數(shù)進(jìn)行應(yīng)用程序編程之后，支持TCP/IP通信協(xié)議，通過(guò)Ethernet接口將數(shù)據(jù)及程序裝入各個(gè)機(jī)器人控制 器中。
2）Fieldbus接口：支持多種流行的現(xiàn)場(chǎng)總線規(guī)格，如Device net、AB Remote I/O、Interbus-s、profibus-DP、M-NET等。
3、工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)分類
?。?）程序控制系統(tǒng)：
給每一個(gè)自 由度施加一定規(guī)律的控制作用，機(jī)器人就可實(shí)現(xiàn)要求的空間軌跡。
?。?）自適應(yīng)控制系統(tǒng)：
當(dāng)外界條件變化時(shí)，為保證所要求的品質(zhì)或?yàn)榱穗S著經(jīng)驗(yàn)的積累而自行改 善控制品質(zhì)，其過(guò)程是基于操作機(jī)的狀態(tài)和伺服誤差的觀察，再調(diào)整非線性模型的參數(shù)，一直到誤差消失為止。這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)能隨時(shí)間和條件自動(dòng)改變。
（3）人工智能系統(tǒng)：
事先無(wú)法編制運(yùn)動(dòng)程序，而是要求在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中根據(jù)所獲得的周?chē)鸂顟B(tài)信息，實(shí)時(shí)確定控制作用。
驅(qū)動(dòng)方式：參見(jiàn)工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
運(yùn)動(dòng)方式：
?。?）點(diǎn)位式：
要求機(jī)器人準(zhǔn)確控制末端執(zhí)行器的位姿，而與路徑無(wú)關(guān)；
（5）軌跡式：
要求機(jī)器人按示教的軌跡和速度運(yùn)動(dòng)。
?。?）控制總線：
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)總線控制系統(tǒng)。采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)總線作為控制系統(tǒng)的控制總線，如VME、MULTI-bus、STD-bus、PC-bus。
?。?）自定義總線控制系統(tǒng)：
由生產(chǎn)廠家自行定義使用的總線作為控制系統(tǒng)總線。
?。?）編程方式：
物理設(shè)置編程系統(tǒng)。由操作者設(shè)置固定的限位開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)起動(dòng)，停車(chē)的程序操作，只能用于簡(jiǎn)單的拾起和放置作業(yè)。
（9）在線編程：
通過(guò)人的示教來(lái)完成操作信息的記憶過(guò)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(duì)實(shí)際作業(yè)的機(jī)器人直接示教，而是脫離實(shí)際作業(yè)環(huán)境，生成示教程序，通過(guò)使用機(jī)器人，編程語(yǔ)言，遠(yuǎn)程式離線生成機(jī)器人作業(yè)軌跡。
4、機(jī)器人控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
機(jī)器人控制系統(tǒng)按其控制方式可分為三類。
?。?）集中控制系統(tǒng)(Centralized Control System )：
集中控制系統(tǒng)框圖
用一臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)全部控制功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，但實(shí)時(shí)性差，難以擴(kuò)展，在早期的機(jī)器人中常采用這種結(jié)構(gòu)，其構(gòu)成框圖，如圖所示。
基于PC 的集中控制系統(tǒng)里，充分利用了PC 資源開(kāi) 放性的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)很好的開(kāi) 放性：多種控制卡，傳感器設(shè)備等都可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)PCI插槽或通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串口、并口集成到控制系統(tǒng)中。
集中式控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：硬件成本較低，便于信息的采集和分析，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制，整體性與協(xié)調(diào)性較好，基于PC 的系統(tǒng)硬件擴(kuò)展較為方便。其缺點(diǎn)也顯而易見(jiàn)：系統(tǒng)控制缺乏靈活 性，控制危險(xiǎn)容易集中，一旦出現(xiàn)故障，其影響面廣，后果嚴(yán)重；由于工業(yè)機(jī)器人的實(shí)時(shí)性要求很高，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行大量數(shù)據(jù)計(jì)算，會(huì)降低系統(tǒng)實(shí)時(shí)性，系統(tǒng)對(duì)多任務(wù)的響應(yīng)能力也會(huì)與系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性相沖突；此外，系統(tǒng)連線復(fù)雜，會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性。
（2）主從控制系統(tǒng)：
采用主、從兩級(jí)處理器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全部控制功能。主CPU實(shí)現(xiàn)管理、坐標(biāo)變換、軌跡生成和系統(tǒng)自診斷等；從CPU實(shí)現(xiàn)所有關(guān)節(jié)的動(dòng)作控制。其構(gòu)成框圖，如圖。
主從控制方式系統(tǒng)實(shí)時(shí)性較好，適于高精度、高速度控制，但其系統(tǒng)擴(kuò)展性較差，維修困難。
主從動(dòng)控制系框圖
（3）分散控制系統(tǒng)(Distribute Control System )：
按系統(tǒng)的性質(zhì)和方式將系統(tǒng)控制分成幾個(gè)模塊，每一個(gè)模塊各有不同的控制任務(wù)和控制策略，各模式之間可以是主從關(guān)系，也可以是平等關(guān)系。
這種方式實(shí)時(shí)性好，易于實(shí)現(xiàn)高速、高精度控制，易于擴(kuò)展，可實(shí)現(xiàn)智能控制，是目前流行的方式。
其主要思想是“分散控制，集中管理”，即系統(tǒng)對(duì)其總體目標(biāo)和任務(wù)可以進(jìn)行綜合協(xié)調(diào)和分配，并通過(guò)子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作來(lái)完成控制任務(wù)，整個(gè)系統(tǒng)在功能、邏輯和物理等方面都是分散的，所以DCS 系統(tǒng)又稱為集散控制系統(tǒng)或分散控制系統(tǒng)。
這種結(jié)構(gòu)中，子系統(tǒng)是由控制 器和不同被控對(duì)象或設(shè)備構(gòu)成的，各個(gè)子系統(tǒng)之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)等相互通訊。分布式控制結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)開(kāi) 放、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的機(jī)器人控制系統(tǒng)。分布式系統(tǒng)中常采用兩級(jí)控制方式。
兩級(jí)分布式控制系統(tǒng)，通常由上位機(jī)、下為機(jī)和網(wǎng)絡(luò)組成。上位機(jī)可以進(jìn)行不同的軌跡規(guī)劃和控制算法，下位機(jī)進(jìn)行插補(bǔ)細(xì)分、控制優(yōu)化等的研究和實(shí)現(xiàn)。上位機(jī)和下位機(jī)通過(guò)通訊總線相互協(xié)調(diào)工作，這里的通訊總線可以是RS-232、RS-485、EEE-488 以及USB 總線等形式。
現(xiàn)在，以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展為機(jī)器人提供了更快速、穩(wěn)定、有 效的通訊服務(wù)。尤其是現(xiàn)場(chǎng)總線，它應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、在微機(jī)化測(cè)量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向多結(jié)點(diǎn)數(shù)字通信，從而形成了新型的網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制系統(tǒng)—現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS ( Filed bus Control System )。
在工廠生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)中，將可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線連接的設(shè)備統(tǒng)稱為“現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備/儀表”。從系統(tǒng)論的角度來(lái)說(shuō)，工業(yè)機(jī)器人作為工廠的生產(chǎn)設(shè)備之一，也可以歸納為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。在機(jī)器人系統(tǒng)中引入現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)后，更有利于機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的集成。
分布式控制系統(tǒng)框圖
分布式控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于：系統(tǒng)靈活 性好，控制系統(tǒng)的危險(xiǎn)性降低，采用多處理器的分散控制，有利于系統(tǒng)功能的并行執(zhí)行，提高系統(tǒng)的處理效率，縮短響應(yīng)時(shí)間。
對(duì)于具有多自 由度的工業(yè)機(jī)器人而言，集中控制對(duì)各個(gè)控制軸之間的藕合關(guān)系處理得很好，可以很簡(jiǎn)單的進(jìn)行補(bǔ)償。但是，當(dāng)軸的數(shù)量增加到使控制算法變得很復(fù)雜時(shí)，其控制性能會(huì)惡化。而且，當(dāng)系統(tǒng)中軸的數(shù)量或控制算法變得很復(fù)雜時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的重新設(shè)計(jì)。與之相比，分布式結(jié)構(gòu)的每一個(gè)運(yùn)動(dòng)軸都由一個(gè)控制 器處理，這意味著，系統(tǒng)有較少的軸間耦合和較高的系統(tǒng)重構(gòu)性。
“工業(yè)4.0”是指繼蒸汽機(jī)、電氣化與自動(dòng)化后的第四次工業(yè)革 命，它將傳統(tǒng)工業(yè)與數(shù)字信息技術(shù)結(jié)合，借助大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)。在中國(guó)，“工業(yè)4.0”意味著國(guó)家制造業(yè)的升級(jí)，為此中國(guó)專門(mén)提出了“中國(guó)制造2025”的發(fā)展目標(biāo)，目標(biāo)提出我國(guó)要在2025年前，從制造業(yè)大國(guó)邁入制造業(yè)強(qiáng)國(guó)。
