機(jī)器人技術(shù)中計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用分析

徐明甲 馬進(jìn) 長春市第二實(shí)驗(yàn)中學(xué)

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，機(jī)器人已逐漸成為當(dāng)前科技發(fā)展中最先進(jìn)的科技領(lǐng)域。利用機(jī)器人技術(shù)可以將科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)變成為生產(chǎn)技術(shù)，進(jìn)而提升相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平和技術(shù)水平。機(jī)器人在許多行業(yè)，比如制造業(yè)、家庭服務(wù)領(lǐng)域、比較危險(xiǎn)的職業(yè)中已經(jīng)漸漸取代了部分人類的工作。機(jī)器人技術(shù)涉及的是技術(shù)領(lǐng)域十分廣闊，比如計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域、電子工程領(lǐng)域、機(jī)械工程領(lǐng)域等等，其中計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是這些技術(shù)領(lǐng)域中最不可缺少的一部分。

一、機(jī)器人技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的關(guān)系

機(jī)器人技術(shù)是一個(gè)綜合各個(gè)技術(shù)于一體的技術(shù)領(lǐng)域，機(jī)器人技術(shù)都包括人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、信息傳感技術(shù)、仿生學(xué)技術(shù)等等組合而成。機(jī)器人的機(jī)械本體是由控制器、傳感器以及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)這三部分組成的，機(jī)器人要想完成整個(gè)操作任務(wù)是需要控制器、傳感器計(jì)算機(jī)控制來完成的，而在這其中，計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)技術(shù)發(fā)揮了重要作用。機(jī)器人的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是整個(gè)技術(shù)中的核心技術(shù)，能夠用來保障機(jī)器人完成各項(xiàng)操作以及相關(guān)動(dòng)作的控制情況。對于機(jī)器人的控制，可以使一臺微型計(jì)算機(jī)來控制，或者也可以十多臺計(jì)算機(jī)同時(shí)控制一個(gè)機(jī)器人。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制機(jī)器人技術(shù)涉及的領(lǐng)域也非常廣泛，比如機(jī)器人智能方面、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方面、機(jī)器人做家務(wù)方面等等，都是需要輸入一定的指令進(jìn)一步去完成相關(guān)操作的。

計(jì)算機(jī)的應(yīng)用和產(chǎn)生在不斷地更新?lián)Q代升級，從電子管、晶體管、集成電路發(fā)展到今天的計(jì)算機(jī)，已經(jīng)越來越成熟完善。計(jì)算機(jī)應(yīng)用的產(chǎn)生并且應(yīng)用于機(jī)器人的控制技術(shù)中，幫助機(jī)器人的自主控制技術(shù)獲得更高的授權(quán)。特別是計(jì)算機(jī)的精準(zhǔn)度、邏輯思維敏感度，應(yīng)用于機(jī)器人身上就如同如虎添翼。另外計(jì)算機(jī)的信息處理能力也非常迅速，也為機(jī)器人的發(fā)展解決了重要的硬件設(shè)施問題。

早些年期間對于機(jī)器人的發(fā)展僅僅是通過程序進(jìn)行控制，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，對于機(jī)器人的控制行使已經(jīng)演變?yōu)檫吔踢厡W(xué)的方式，即機(jī)器人通過對人類行為的感知來學(xué)習(xí)和人類相關(guān)的行為動(dòng)作。計(jì)算機(jī)的信息技術(shù)的提高，以及控制技術(shù)的加強(qiáng)，機(jī)器人的應(yīng)用也非常寬泛，機(jī)器人的控制也開始走向了多元化、智能化的發(fā)展道路，對于一些C++語言、Java技術(shù)，計(jì)算機(jī)編程的發(fā)展有了很大的提高幫助。正是由于計(jì)算機(jī)的高效發(fā)展，才能更好地實(shí)現(xiàn)對于機(jī)器人的控制，機(jī)器人領(lǐng)域才能進(jìn)一步完善發(fā)展。

二、機(jī)器人技術(shù)中計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展方向

目前，機(jī)器人的發(fā)展正在朝著智能化的方向發(fā)展，機(jī)器人的各項(xiàng)指標(biāo)也都處于上升階段。而國家發(fā)展機(jī)器人的重點(diǎn)也將放到開發(fā)像人類一樣有意識、有思想的機(jī)器人，當(dāng)然，基于這點(diǎn)，必然離不開計(jì)算機(jī)控制的有效操作。機(jī)器人的大量應(yīng)用是標(biāo)志著一個(gè)國家工業(yè)化水平提高的明顯表現(xiàn)，而要想做到機(jī)器人的批量應(yīng)用一定和計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)脫不了干系。機(jī)器人技術(shù)中計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能夠?qū)C(jī)器人變得微小，并且行動(dòng)靈活自如，在未來的某一天，一定能研發(fā)這樣的技術(shù)應(yīng)用。將機(jī)器人的控制系統(tǒng)和仿生機(jī)器人聯(lián)系在一起，然后再通過對其進(jìn)行生物分析，制造成為一個(gè)仿生機(jī)器人，仿生機(jī)器人是機(jī)器人行業(yè)中最高的發(fā)展境界。再者，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的傳感系統(tǒng)向機(jī)器人不斷發(fā)展靠近，進(jìn)一步提高機(jī)器人的傳感性以及智能化。最后，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)柔軟型機(jī)器人的發(fā)展，可以用于休閑娛樂等方向。因其柔軟型機(jī)器人可以在突發(fā)意外危險(xiǎn)情況時(shí)，它的控制器系統(tǒng)和傳感器系統(tǒng)是很難被損害的。

機(jī)器人技術(shù)中的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是不可替代的，例如在遠(yuǎn)程機(jī)器人中應(yīng)用PC計(jì)算機(jī)研發(fā)而成。通過遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)技術(shù)來控制機(jī)器人的操作能力以及在線編程能力，確保機(jī)器人可以精準(zhǔn)地完成各項(xiàng)操作。除此之外，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)下的工業(yè)機(jī)器人可以更好地處理一些工業(yè)結(jié)構(gòu)方面比較傷害人體健康的人工作，機(jī)器人的有效運(yùn)作，既提升了工作效率，同時(shí)又顯現(xiàn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的高超能力。

三、機(jī)器人技術(shù)中計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的原理分析

機(jī)器人技術(shù)最為關(guān)鍵的一部分就是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。機(jī)器人的相關(guān)操作以及各種性能的優(yōu)化都離不開計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件主要由主機(jī)、外儲存器、輔助設(shè)備、輸出設(shè)備以及過程輸入等等這幾部分構(gòu)成。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件部分由系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件構(gòu)成。而系統(tǒng)軟件則又由高級匯報(bào)語言、算法語言、過程控制語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)操作結(jié)構(gòu)等構(gòu)成。應(yīng)用軟件是由輸入程序和控制程序構(gòu)成，其中控制程序是最為核心的程序。

根據(jù)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制技術(shù)來看，主要分為集中控制類型、分散控制類型以及主從控制類型。

集中控制主要是用于計(jì)算機(jī)控制下的早期、初期的機(jī)器人，畢竟早期機(jī)器人的功能比較簡單，只需要單機(jī)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制即可。另外一方面的原因就是早期的計(jì)算機(jī)價(jià)格比較貴，控制要求速度也比較慢，只能簡單維持早期機(jī)器人的基本要求。在之后計(jì)算機(jī)發(fā)展得比較快，機(jī)器人的類型、功能也比較復(fù)雜，慢慢地集中控制技術(shù)也就不再適應(yīng)于機(jī)器人的發(fā)展，最終慢慢只能被市場淘汰。

分散控制是如今的機(jī)器人類型中使用技術(shù)最為廣泛的一種。分散控制，顧名思義，就是由多臺計(jì)算機(jī)共同完成控制的。上機(jī)位復(fù)雜數(shù)據(jù)的處理和運(yùn)算，下機(jī)位控制一些相關(guān)環(huán)節(jié)的操作，最終通過上下機(jī)位完成對機(jī)器人的共同操作。

主從控制就是集中控制到分散控制的一個(gè)過渡控制，通過上下機(jī)位共同完成對目標(biāo)任務(wù)的操作，由于不能實(shí)現(xiàn)多臺計(jì)算機(jī)完成不同的功能，因此存在的時(shí)間比較短暫。

分散控制和主從控制最大的不同就是主從控制不能通過多臺計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)分別操控的職能，而分散控制卻可以將一個(gè)整體拆分成為不同小主體，然后根據(jù)不同的下機(jī)位完成操作相關(guān)的職能，能夠從一定程度上提升機(jī)器人的工作效率。

四、機(jī)器人的工作要求和能力

設(shè)計(jì)機(jī)器人最初的目的就是可以代替人類去完成一些比較危險(xiǎn)或者很難完成的工作，或者一般工作人員比較常規(guī)簡單的工作，要求機(jī)器人去執(zhí)行，憑照感覺去慢慢摸索。機(jī)器人的傳感器通常比較便宜，而且數(shù)據(jù)處理要小一些，當(dāng)機(jī)器人有了自適應(yīng)控制以外，就會(huì)慢慢取代人類完成各種工作。傳感器可以是接觸式的，也可以非接觸式的，通常按照其安裝部位而定。非接觸式的傳感器一般適用于粗略的控制，接觸式傳感器適用于比較精準(zhǔn)地控制。不管是哪種傳感器，接觸式的也好，非接觸式的也罷，和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)施相結(jié)合，那么就會(huì)大大提高機(jī)器人的工作效率，機(jī)器人的能力也會(huì)因此顯現(xiàn)出來。模擬傳感器通常是用來監(jiān)測正在施工的作用力，為了監(jiān)測出工作情況如何，通常需要多個(gè)傳感器進(jìn)行感應(yīng)。

五、結(jié)束語

綜上所述，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于機(jī)器人技術(shù)中的各個(gè)領(lǐng)域，并且在機(jī)器人領(lǐng)域中已經(jīng)產(chǎn)生不可取代的作用。在日益激烈的機(jī)器人行業(yè)研發(fā)中，我們國家必須加快計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在機(jī)器人的應(yīng)用，同時(shí)加大發(fā)展機(jī)器人的開發(fā)力度。為了適應(yīng)機(jī)器人在未來能夠精細(xì)化的發(fā)展，必須提高計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能力以及處理信息的能力。