機器人控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
　　機器人控制系統(tǒng)按其控制方式可分為以下三類。
       (1) 集中控制系統(tǒng)(Centralized Control System)：用臺計算機實現(xiàn)全部控制功能，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但實時性差，難以擴展。在早期的機器人中常采用這種結(jié)構(gòu)，其構(gòu)成框圖，如圖2所示。基于PC的集中控制系統(tǒng)里，充分利用了PC資源開放性的特點，可以實現(xiàn)很好的開放性：多種控制卡，傳感器設(shè)備等都可以通過標(biāo)準(zhǔn)PCI插槽或通過標(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)點是：硬件成本較低，便于信息的采集和分析，易于實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)控制，整體性與協(xié)調(diào)性較好，基于PC的系統(tǒng)硬件擴展較為方便。其缺點也顯而易見：系統(tǒng)控制缺乏靈活性，控制危險容易集中，旦出現(xiàn)故障，其影響面廣，后果嚴(yán)重；由于工業(yè)機器人的實時性要求很高，當(dāng)系統(tǒng)進行大量數(shù)據(jù)計算，會降低系統(tǒng)實時性，系統(tǒng)對多任務(wù)的響應(yīng)能力也會與系統(tǒng)的實時性相沖突；此外，系統(tǒng)連線復(fù)雜，會降低系統(tǒng)的可靠性。
　　
　　(2) 主從控制系統(tǒng)(Master-slave Control System)：采用主、從兩處理器實現(xiàn)系統(tǒng)的全部控制功能。主CPU(上位機)實現(xiàn)管理、坐標(biāo)變換、軌跡生成和系統(tǒng)自診斷等；從CPU(下位機)實現(xiàn)所有關(guān)節(jié)的動作控制。其構(gòu)成框圖，如圖3所示。主從控制方式系統(tǒng)實時性較好，適于高精度、高速度控制，但其系統(tǒng)擴展性較差，維修困難。
　　
       (3) 分布控制系統(tǒng)(Distribute Control System)：按系統(tǒng)的性質(zhì)和方式將系統(tǒng)控制分成幾個模塊，每個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。這種方式實時性好，易于實現(xiàn)高速、高精度控制，易于擴展，可實現(xiàn)智能控制，是目前流行的方式，其控制框圖如圖4所示。其主要思想是“分散控制，集中管理”，即系統(tǒng)對其總體目標(biāo)和任務(wù)可以進行綜合協(xié)調(diào)和分配，并通過子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作來完成控制任務(wù)，整個系統(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象或設(shè)備構(gòu)成的，各個子系統(tǒng)之間通過網(wǎng)絡(luò)等相互通訊。分布式控制結(jié)構(gòu)提供了個開放、實時、的機器人控制系統(tǒng)。分布式系統(tǒng)中常采用兩控制方式。
　　兩分布式控制系統(tǒng)通常由上位機、下為機和網(wǎng)絡(luò)組成。上位機可以進行不同的軌跡規(guī)劃和控制算法，下位機進行插補細(xì)分、控制優(yōu)化等的研究和實現(xiàn)。上位機和下位機通過通訊總線相互協(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)場總線技術(shù)的發(fā)展為機器人提供了更快速、穩(wěn)定、有效的通訊服務(wù)。尤其是現(xiàn)場總線，它應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場、在微機化測量控制設(shè)備之間實現(xiàn)雙向多結(jié)點數(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，將可以通過現(xiàn)場總線連接的設(shè)備統(tǒng)稱為“現(xiàn)場設(shè)備/儀表”。從系統(tǒng)論的角度來說，工業(yè)機器人作為工廠的生產(chǎn)設(shè)備之，也可以歸納為現(xiàn)場設(shè)備。在機器人系統(tǒng)中引入現(xiàn)場總線技術(shù)后，更有利于機器人在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的集成。
　　
　　分布式控制系統(tǒng)的優(yōu)點在于：系統(tǒng)靈活性好，控制系統(tǒng)的危險性降低，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)時間。
　　對于具有多自由度的工業(yè)機器人而言，集中控制對各個控制軸之間的藕合關(guān)系處理得很好，可以很簡單的進行補償。但是，當(dāng)軸的數(shù)量增加到使控制算法變得很復(fù)雜時，其控制性能會惡化。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，可能會導(dǎo)致系統(tǒng)的重新設(shè)計。與之相比，分布式結(jié)構(gòu)的每個運動軸都由個控制器處理，這意味著，系統(tǒng)有較少的軸間禍合和較高的系統(tǒng)重構(gòu)性。