ARM嵌入式技术在工业机器人的应用

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。我国人口红利已经逐步丧失，企业用工成本节节攀升。而在这样的大背景下，越来越多的工业机器人走进了工厂，很多企业出现了“机器换人”的场景。工业机器人可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

机器人技术是一种融合了机械、电子、计算机技术、传感技术、控制理论和人工智能等众多学科于一体的先进技术。机器人作为信息技术和先进制造业发展水平的典型代表,正在成为世界各国竞相发展的技术。

作为面向工业领域的智能机器人，工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。

其中机器人控制系统是机器人的大脑，是决定机器人功能和性能的主要因素。而控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等参数就离不开控制系统的支持。由于工业机器人所处的工业环境相对恶劣，对控制系统硬件方面的要求更为严苛。

以朗锐智科参与的一台六自由度旋转关节串联机器人为例。以减少系统成本、降低复杂度、提高可靠性为原则搭建硬件平台。通过计算各个关节的力矩,选择与之匹配的电机。根据需要达到的各项技术指标,确定了采用基于ARM的嵌入式系统作为控制主机,通过工业以太网连接驱动器进而控制伺服电机的基本方案。

由于工业机器人所处的工业环境相对恶劣，对控制系统硬件方面的要求更为严苛。而嵌入式领域的深耕者朗锐智科能为工业机器人控制系统提供专业计算机硬件方面的产品方案支持。在确立的硬件平台上搭建了完善的软件环境。为满足系统高实时性、可扩展、低成本的要求,采用开源的Linux系统作为基本的软件平台。在完成系统移植工作的基础上编写了工业以太网芯片的驱动程序及应用程序接口。为了建立良好的人机界面,采用适用于多平台的Qt作为图形界面库,以增加系统的可移植性降低调试难度。