关于机器人，很多人可能跟我有一样的疑问，为什么机器人它会听指挥，对于机器人，除了它的外形，其他什么都不知道，很多人的兴趣都在于机器人可以像人类一样，成为地球上非常有智慧的“人”，如果你真的很想解开疑惑，可以细看我们今天的话题：机器人控制技术详解

机器人控制系统的特点

机器人的结构采用空间开链接结构，其各个关节的运动是独立的，为了实现末端点的运动轨迹，需要多关节的运动协调。所以，其控制系统要比普通的控制系统复杂得多，具有以下几个特点：

1、机器人的控制与结构运动学及动力学密切相关。机器人手爪的状态可以在各种坐标下进行描述，根据需要选择不同的参考坐标系并做适当的坐标变换；

2、经常要求解运动的正问题和逆问题，除此之外还要考虑惯性力、外力（包括重力）、哥氏力、向心力的影响。

3、一个简单的机器人也至少有3~5个自由度，比较复杂的机器人有十几个，甚至几十个自由度.每个自由度一般包含一个伺服机构，它们必须协调起来，组成一个多变量控制系统。

4、把多个独立的伺服系统有机地协调起来，使其按照人的意志行动，甚至赋予机器人一定的智能，这个任务只能是由计算机来完成。因此，机器人控制系统必须是一个计算机系统。

5、描述机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型，随着状态的不同和外力的变化，其参数也在变化，各变量之间还存在耦合。

6‍、机器人的运动可以通过不同的方式和路径来完成，因此，存在一个“最优”的问题。较高级的机器人可以用人工智能的方法，用计算机建立起庞大的信息库，借助信息库进行控制、决策、管理和操作。

传统的自动机械是以自身的动作为重点，而工业机器人的控制系统更着重本体与操作对象的互相关系。

所以，机器人控制系统是一个与运动学和动力学原理密切相关的、有耦合的、非线性的多变量控制系统。

随着实际工作情况的不同，可以有各种不同的控制方式，从简单的编程自动化、微处理机控制到小型计算机控制等等。

机器人的控制系统的特性和基本要求

要对机器人实施良好的控制，了解被控的特性是很重要的，从我们了解到的机器人动力学来说，具有以下特性：

1、机器人本质是一个非线性系统。引起机器人非线性的因素很多，结构方面、传动件、驱动元件等都会引起系统的非线性。

2、各关节间具有耦合的作用，表现为某一个关节的运动。会对其他关节产生动力效应，使得每一个关节都要承受其他关节运动所产生的扰动。

3、是一个时变系统，动力学参数随着关节运动位置的变化而变化。

从使用的角度来看，机器人是一种特殊的自动化设备，对它的控制有如下特点和要求：

1、多轴运动协调控制，以产生要求的工作轨迹。因为机器人的手部运动是所有关节运动的合成运动，要使手部按照设定的规律运动，就必须很好地控制各关节协调动作，包括运动轨迹，动作时序等多方面地协调。

2、较高的位置精度，很大的调速范围

3、系统的静差率要小

4、各关节的速度误差系数应尽量一致

5、位置无超调，动态响应尽量快

6、需采用加（减）速控制

7、从操作的角度来看，要求控制系统具有良好的人机界面，尽量降低对操作者的要求

8、从系统成本来看，要求尽可能地降低系统的硬件成本，更多地采用软件伺服的方法来完善控制系统的性能

机器人的控制方式

工业机器人控制方式的分类没有统一的标准：

A、机器人动作控制方式

a、机器人运动控制方式

（1.机器人位置控制方式：定位控制方式—固定位置方式、多点位置方式、伺服控制方式；路径控制方式：连续轨迹控制、点到点控制）

（2.机器人速度控制方式：速度控制方式—固定速度控制，可变速度控制；加速度控制方式—固定加速度控制方式，可变加速度控制）

（3.机器人力控制方式）

b、机器人动作顺序控制方式

B.机器人示教控制方式

（1.用实际机器人示教：直接示教法——功率级脱离示教，伺服级接通示教；遥控示教法——示教盒示教法、操纵杆示教法、主从方式示教）

（2.不用机器人示教：间接示教法——模型机器人示数、专用工具示数；离线示教法——数值输入示数、图形示数、软件语言示教）

机器人控制系统结构和工作原理

一个工业机器人系统通常分为机构本体和控制系统两大部分。构成机器人控制系统的要素主要有计算机硬件系统及操作控制软件、输入/输出设备及装置、驱动器系统、传感器系统。

工业机器人的控制系统是机器人的重要组成部分，以完成待定的工作任务，基本功能有：

1、记忆功能

2、示教功能

3、与外围设备联系功能

4、坐标设置功能

5、人机接口

6、传感器接口

7、位置伺服功能

8、故障诊断安全保护功能

当然，还有很多关于机器人控制的知识，比如：机器人单关节位置伺服控制、机器人力控制、机器人的智能控制等等。

在CODESYS软件平台下可以实现：逻辑控制（PLC）、运动控制（Motion Control）及 CNC 控制、人机界面（HMI）、基于 Web Service 的网络可视化编程和远程监控、冗余控制(Redundancy)和安全控制（Safety）、以及项目开发与工程协同管理等多个目标和需求。

CODESYSMotion CNC Robotics 数控与机器人控制模块

CODESYS将运动控制与逻辑控制合二为一，集成在IEC61131-3标准的CODESYS编程系统和CODESYS实时运行系统中，形成了CODESYS Motion CNC Robotics工具包。从单轴运动到复杂CNC控制和机器人应用，都可以使用CODESYS Motion CNC Robotics来编程实现。

CODESYSMotion CNC Robotics 的功能包括：

（1）使用PLCopen认证的POU库，可实现单轴和多轴横向

协同运动；

（2）电子凸轮传动；

（3）CNC控制；

（4）轻松开发多轴运动控制器；

（5）支持 PLCopen Part4 标准功能块；

（6）可通过集成凸轮编辑器对凸轮功能进行图形化规划。

CODESYSMotion CNC Robotics 有如下特点：

（1）运动控制编程独立于总线和驱动器；

（2）可用于众多标准运动控制器的驱动器，例如CiA DSP 402控制器、步进电机、变频器、虚拟轴等；

（3）可直接在CODESYS编程环境中配置总线和驱动；

（4）提供包含所有运动控制功能块的POU库，可以快速、高效地开发简单运动程序；

（5）支持在集成的编辑器中设计电子凸轮；

（6）支持集成的DIN 66025编辑器（支持G代码）来规划和编辑复杂的动作；

（7）通过使用PLCopen Motion Part 4 和轴组编辑器来开发多轴机器人控制器；

（8）丰富的库函数集，包括几何数据处理（路径预处理），样条曲线计算，CNC刀具位置校正等；

（9）包含丰富的交换库（用于备份和交换数据用），用以支持不同运动学的工业机器人的开发，例如Delta机器人，SCARA机器人，Portal机器人以及龙门式机器人等；

（10）支持在线的CAM编辑器和CNC编辑器，机器操作员可以图形化的方式创建和编辑CNC程序。