文／chinarobot
一、 研究目的
建立开放式、模块化的自动装卸机器人控制平台，提出自动装卸机器的控制理论与方法，为改进物流管理，提高产品质量、降低生产成本、缩短生产周期、加速资金周转和提高整体效益。
二、研究意义
随着工业生产规模的扩大和自动化程度的提高，物料搬运费用在工业生产成本中所占比例越来越大。据统计，美国工业产品生产过程中装卸搬运费用占成本的20%～30%，德国企业物料搬运费用占营业额的1/3，日本物料搬运费用占国民生产总值的10.73%。因此，在物流配送中选择合理的物料搬运方式，提高物料运输和存放过程的自动化程度，对改进物流管理，提高产品质量、降低生产成本、缩短生产周期、加速资金周转和提高整体效益有重要的意义。
随着中国国内经济的迅猛发展，物流业也随之呈现一股良好的发慌势头，在沿海一带经济发达地区，物流业对整个经济的发展有着极为重要的作用。减少物品的配送时间，大大提高其工作效率无疑会提高竞争力。本机器人就是为实现高速、快捷的物品配送，并且还可以工作在环境极端下，减少人员的伤害。
1?笨刂破鹘峁沟目?放，是机器人功能柔性化的必要前提??
传统机器人控制器(controler)缺乏独立性，控制器的功能取决于机器人所需要完成的任务，而控制器的伺服以及规划算法所用参数都直接来自本体：低层位置伺服算法要根据操作机的伺服电机和伺服放大器的特性来定制，上层规划程序要根据操作机的机 构、尺寸等参数来编制。??
如果作业任务和作业对象都是固定的，那么这种封闭式机器人控制器具有简单、可靠和高效的优点。但是随着经济的发展，人们对产品多样化的要求越来越高。制造业已由原来的任务和对象相对固定的大规模流水线式作业，向任务和对象经常改变的中小规模的柔性制造和可重构制造模式发展。这就要求机器人的功能柔性化。
在机器人的购买阶段，机器人的使用者不可能对将来生产任务的变化考虑全面。这样一旦新的任务不包括在现有机器人的控制功能中，那么具有封闭结构的控制器机器人就毫无用途。如果机器人的功能是可以扩展的，情形就不一样了：经过控制器的功能扩充，原有的机器人就可投入到新的生产任务中去。而控制器的功能如要具有可扩 充性，就需要控制器的软件和硬件都是开放的。
软件开放是因为新的功能需要新的控制策略和新的控制方法；硬件开放是因为新的任务需要新的装置，新的装置需要同控制器进行通信，因此控制器硬件必须是开放 的。要使机器人具有柔性，控制器必须是结构开放的。??
2?笨?放的结构有益于保持机器人的性能，延长机器人的使用寿命??
传统机器人控制器都是受制于特定本体(包括电机)参数的。这些参数是在机器人的生产阶段实测出来的，并固化到控制器的EPROM中。控制器的低层伺服算法和上层规划算法，都是以此为根据的。由于器件的磨损和老化，在使用一段时间后，机器人的各种参数必然发生变化。封闭结构的控制器总是按照原来设定的参数进行控制，必然造成机器人操作性能的降低，乃至功能的失效。而开放结构的机器人，就可根据不同情况适当地调整某个或某些参数，以避免或减少这种性能的降低。开放的结构有益于 保持机器人的性能，延长机器人的使用
寿命。??
3?苯峁箍?放有益于促进控制器技术的更新和机器人应用的普及??
从数字计算机(主要指微机)发展历程来看，正是由于结构的开放，使其功能日趋丰富和强大，从而计算机的应用领域，也从最初的科学计算，到目前的社会生活的方方面面。而应用领域的拓展，又进一步促进了计算机技术的发展和功能的完善，形成了良性循环。而反观作为计算机技术应用产物的工业机器人，由于封闭性，不仅使得许 多先进控制算法只停留在理论研究和数字仿真阶段，不能得到实际应用，而且使得许多用户急需的功能不能及时或无力开发，限制了机器人应用的普及。打破这种现状，彻底的方法是建立机器人控制器的开放式标准，规定控制器的基本功能，接口标准，并最终使控制器同操作机分离，即独立出来。这样，根据实际需要，一个控制器可以选择多种型号的本体，而本体也可同不同功能的控制器相连。控制器自身也可进行软件升级，并根据需要连入新的装置。控制器的开放，有益于新的机器人控制理论的应用，控制技术的进步和机器人应用的普及。??
三、项目的研究内容??
1?苯?立实现机器人控制的硬件平台??
主要包括机器人本体、电机、伺服放大器、位置控制卡和PC等。??
2?苯?立软件平台??
主要包括操作系统、开发系统、机器人上层控制模块、机器人低层控制模块、位置伺服
模块以及NB与位置控制卡间的通讯模块等。??
３、建立实现机器人对路径的识别，并根据所得到的信息自动进行物品的装卸工作
主要包括路径识别系统，信息处理系统
四、开放式装卸机器人控制器的结构??
1?庇布?平台??
本着开放、先进和可靠的原则，对构成硬件平台的各模块进行了严格选择。??
(1)机器人本体
建立类似于人手的抓卸机构
(2)电机和伺服放大器
(3)位置控制卡
(4)NB
2?比砑?平台??
开放式机器人系统，既要求软件同硬件一样具有模块化和开放性，又要求软件具有易用性，这也是软件平台的设计原则。
(1)操作系统：采用Microsoft公司的Windows 2000。??
(2)开发系统：采用Borland公司的Turbo C 2.0。??
(3)机器人上层控制模块。??
上层控制模块主要包括离线仿真模块、示教再现模块、机器人语言、上层运动控制 模块等，主要功能是位置示教、任务规划、用户坐标系内的轨迹插补、位姿正逆运动 方程求解等。这部分的特点是与硬件无关。??
(4)底层控制模块??
底层控制模块主要是低层运动控制模块，其功能是将上层与设备无关的操作，转变 成对硬件的操作命令。例如将关节命令转化成对电机的操作，将控制模式的选择转化 成对PMAC2的对等命令等。可以说，这一层是硬件与软件的主接口。??
(5)位置控制模块??
由位置控制卡完成
(6)通讯模块??
可通过WAPI模块实现无线上网从而达到远程控制远程升级。
五、达到的水平与应用前景??