什么是运动控制？运动控制系统的基本架构组成
运动控制（MC）是自动化的一个分支，它使用通称为伺服机构的一些设备如液压泵，线性执行机或者是电机来控制机器的位置或速度。运动控制在机器人和数控机床的领域内的应用要比在专用机器中的应用更复杂，因为后者运动形式更简单，通常被称为通用运动控制（GMC）。运动控制被广泛应用在包装、印刷、纺织和装配工业中。
一个运动控制系统的基本架构组成包括：
一个 运动控制器用以生成轨迹点（期望输出）和闭合位置反馈环。许多控制器也可以在内部闭合一个速度环。
一个驱动或放大器用以将来自运动控制器的 控制信号（通常是速度或扭矩信号）转换为更高功率的电流或电压信号。更为先进的智能化驱动可以自身闭合位置环和速度环，以获得更精确的控制。
一个执行器如液压泵、气缸、线性执行机或电机用以输出运动。
一个反馈传感器如 光电编码器，旋转变压器或 霍尔效应设备等用以反馈执行器的位置到位置控制器，以实现和位置控制环的闭合。
众多机械部件用以将执行器的运动形式转换为期望的运动形式，它包括齿轮箱、轴、滚珠丝杠、齿形带、 联轴器以及线性和旋转轴承。
通常，一个运动控制系统的功能包括：
点位控制（点到点）。有很多方法可以计算出一个运动轨迹，它们通常基于一个运动的速度曲线如三角速度曲线，梯形速度曲线或者S型速度曲线。
电子齿轮（或 电子凸轮）。也就是从动轴的位置在机械上跟随一个主动轴的位置变化。一个简单的例子是，一个系统包含两个转盘，它们按照一个给定的相对角度关系转动。电子凸轮较之电子齿轮更复杂一些，它使得主动轴和从动轴之间的随动关系曲线是一个函数。这个曲线可以是非线性的，但必须是一个函数关系。
1、运动控制器：用以生成轨迹点(期望输出)和闭合位置反馈环。许多控制器也可以在内部闭合一个速度环。
运动控制器主要分为三类，分别是PC-based、专用控制器、PLC。其中PC-based运动控制器在电子、EMS等行业被广泛应用;专用控制器的代表行业是风电、光伏、机器人、成型机械等等;PLC则在橡胶、汽车、冶金等行业备受青睐。
2、驱动或放大器：用以将来自运动控制器的控制信号(通常是速度或扭矩信号)转换为更高功率的电流或电压信号。更为先进的智能化驱动可以自身闭合位置环和速度环，以获得更精确的控制。
3、执行器：如液压泵、气缸、线性执行机或电机，用以输出运动。
4、反馈传感器：如光电编码器、旋转变压器或霍尔效应设备等，用以反馈执行器的位置到位置控制器，以实现和位置控制环的闭合。众多机械部件用以将执行器的运动形式转换为期望的运动形式，它包括齿轮箱、轴、滚珠丝杠、齿形带、联轴器以及线性和旋转轴承。
工业机器人的运动控制是包含了力学，机械，自动化控制在内的诸多只是技术的交杂融合，在工业机器人的运动控制上的避障控制更多的是针对工业机器人在实际生产当中的运用，也是对整个工业背景下技术的学习应用，锻炼在真实的工业生产中如何进行对所学知识的应变利用能力，考察综合素养下对于知识的全面把握能力。如今人们更加看重的是创新能力，逻辑能力，而不是一成不变，看山是山的单一眼光和思考方式。但是众多的学习都面临着时间上的压力，知识量庞大的压力，对如何高效学习却不得其法的困扰。如何在脑海中建立庞大的信息网络，随时调出所需知识点就成为了技术人员学习课程的重点，而且它的最大作用是能够把所有的内容进行归纳总结，呈现出一个结构分明的知识网络，增强技术人员的逻辑感，和对于工业知识的全面把握。在面对机电一体化问题时说不定在基础条件的获得上就掺杂了空间坐标建立知识，在面对电路模板的建立中说不定也运动力学知识，面对问题能分析出所考的知识点，并且对这些对每个知识点都能熟练应用的能力，其实才是技术人员在学习当中最需要的东西，也是最大的挑战。同时也要重视专业技能二次学习的机会，人才的提升也就是整个团队的进步，不断的进修学习也是一个融合新理念的过程，等具体作用到工业机器人避障控制活动中又是一个更新发展的动力。
由于工业机器人的设计师根据需求的不同进行有区别的内部构造设计，关于工业机器人的运动循迹也是有目的设计，是关于工业机器人的运动控制的重要部分。在这样的运动循迹设计上大多数是利用红外线探测法来进行外部的运轨迹的运动。红外线探测法主要也是基于不同物体颜色反射的性质的不同作为特性原理，这主要也是利用车体向外部释放红外线光，经过光的折射之后在观察被吸收的光，根据吸收到的光来分析外部的状况。同时也要考虑到实际上红外线探测器的作用范围不大，受制于运动范围距离。这也就要求传感器的安装数量和运行状态，在速度的搭配上要进行科学合理设置。同时对工业机器人的运动循迹实验活动步骤进行仔细的规划，安排技术人员提前进行实验步骤地学习了解，保证实验的安全性，切勿出现意外，所以一定要在保证技术人员们的安全性下浦开展实验活动，切勿顾此失彼，产生意想不到的结果。力图达到工业机器人运动控制的最佳效果。
机器人的控制系统与运行原理你知道吗？非汽车
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机器人控制系统是机器人的大脑，是决定机器人功用和功能的主要要素。控制系统是按照输入的程序对驱动系统和实行机构收回指令信号，并进行控制。下面文章主要介绍机器人控制系统。
“控制”的目的是指被控对象会按照者所期望的方式产生行为。“控制”的基本条件是了解被控对象的特性。
“实质”是对驱动器输出力矩的控制。机器人的控制系统
工作原理是示教再现；示教也称导引示教，既是人工导引机器人，一步步按实际需求动作流程操作一遍，机器人在导引过程中自动记忆示教的每个动作的姿态、位置、工艺参数、运动参数等，并自动生成一个连续执行的程序。完成示教后，只需要给机器人一个启动命令，机器人将会地自动按照示教好的动作，完成全部流程；
1）按照有无反馈分为开环控制与闭环控制。
开环精确控制的条件：精确地知道被控对象的模型，并且这一模型在控制过程中保持不变。
2）按照期望控制量分为力控制、位置控制与混合控制。
位置控制分为单关节位置控制（位置反馈，位置速度反馈，位置速度加速度反馈）、多关节位置控制。
多关节位置控制分为分解运动控制、集中控制力控制分为：直接力控制、阻抗控制、力位混合控制。
模糊控制、自适应控制、最优控制、神经网络控制、模糊神经网络控制 、专家控制。
4.控制系统硬件配置及结构、电气硬件、软件架构
由于机器人的控制过程中涉及大量的坐标变换和插补运算以及较低层的实时控制。所以，目前市面上机器人控制系统在结构上大部分采用分层结构的微型计算机控制系统，通常采用的是两级计算机伺服控制系统。
主控计算机接到工作人员输入的作业指令后，首先分析解释指令，确定手的运动参数。然后进行运动学、动力学和插补运算，最后得出机器人各个关节的协调运动参数。这些参数经过通信线路输出到伺服控制级，作为各个关节伺服控制系统的给定信号。关节上的伺服驱动器将此信号D/A转换后驱动各个关节产生协调运动。传感器将各个关节的运动输出信号反馈回伺服控制级计算机形成局部闭环控制，达到精确的控制机器人在空间的运动。
①利用PLC的输出端口使用脉冲指令来产生脉冲驱动电机，同时使用通用I/O或者计数零部件来实现伺服电机的闭环位置控制
②使用PLC外部扩展的位置控制模块来实现电机的闭环位置控制，这种方式主要是以发高速脉冲控制，属于位置控制方式，位置控制一般都是点到点的位置控制方式较多。
汇川运动控制赋能智慧物流
文｜《物流技术与应用》 喜崇彬
苏州汇川技术有限公司物流装备行业总工程师 任宪金
2022年12月16日，在“第十届全球智能物流产业发展大会暨2022全球物流装备企业家年会”上，苏州汇川技术有限公司物流装备行业总工任宪金先生做了题目为“汇川运动控制，赋能智慧物流”的演讲。
任宪金总工首先介绍到，随着工厂智能制造的持续升级，作为工厂运行支撑体系的仓储系统，自动化程度也越来越高，继传统的烟草、汽车、电商等行业以后，新能源、酒水、化纤等多个行业对于仓储自动化的需求也是持续的爆发。
随后，任宪金以自动仓储系统中最常用到的设备堆垛机为例，介绍了多行业多场景下堆垛机技术的发展趋势——更准、更快、更高。
基于目前技术需求的变化，汇川能给这个行业带来什么样的产品或者解决方案呢？任宪金总工总结介绍到，汇川可以在软硬件两个方面给提供帮助。在硬件能力方面，汇川基于在自动化这个领域二十年的沉淀，构建了从执行端（如电极、传感器、编码器）到驱动端到控制侧到边缘侧，多产品硬件组合的能力。同时汇川还具备把所有的硬件通过网络架构做链接的能力。
在软件能力方面，也可以称为算法能力，汇川一直以来是通过行业线的运作方式，也就意味着汇川在各个行业里面都有行业级的解决方案，而支撑这些行业解决方案的底层就是一些运动控制模型，也叫做运动控制算法。比如汇川有在张力场景里面的张力控制算法，汇川在提升类的四象限的提升负载的算法，多轴同步的算法等等。这些算法其实都是一些运动控制模型。当汇川把这些运动控制模型赋能运用在各个行业里面，就可以给这些行业带来一些创新和发展。
基于以上两点能力，汇川搭建了一套基于客户需求场景的汇川的智能堆垛机的解决方案，具有三个特点。第一个特点是快，速度可以达到6米每秒，加速度可以做到4米每秒方不打滑。传统堆垛机有一个普遍的问题，就是在它定位末端，为了找到准确定位位置，会有一个缓慢的滑行阶段。这种运动控制会极大的衰减了堆垛机的定位效率。而汇川的堆垛机控制系统内置了一个实时全闭环的控制算法，以此来减少滑行时间，从而使得堆垛机运动更快，作业效率更高。
第二点，汇川运动控制可以让堆垛机做到±5毫米的定位精度。支撑这个精度的算法的条件是汇川控制系统使用的是100兆的高速实时总件，能够实现250微秒内对全闭环的位置定位2，组件的同步误差可以做到15纳秒之内。
第三点，汇川运动控制系统支持35米以上的高立柱堆垛机的应用，其中最关键的是防摇算法的高效准确调试。汇川在堆垛机的顶端装一个防摇摆传感器，去监测堆垛机顶端的晃动频率。汇川这套系统内置了一个防摇摆模型，通过模型追踪的算法，把堆垛机每次一防摇的参数记录，并且实现系统对参数的自学习过程。这使得汇川工程师后期去对每一台超高堆垛机做防摇调试，大概只需要三分钟的时间就可以完成。同时，一些高立柱场合应用的堆垛机，因为载重大，需要使用双电机，汇川的运动控制算法里面就内置了一个双驱的功能块，可以保证双轴完美同步。
任宪金总工还谈到：在如今国家推动双碳战略的大背景下，越来越多的客户要求自动化解决方案里面要具备节能的功能和效果。所以汇川在研究运动控制系统之初，就在硬件的拓扑上面搭建了一个共直流母线的硬件拓。在共直流母线下，多个流变轴它的发电轴跟电动轴之间的能量可以做到互惠，以此达到节能的效果。在节能控制上面，汇川系统根据电动轴跟发电轴的节拍，控制时序，以此来达到电动跟发电的耦合区间的完美匹配，以此来达到节能。
设备制造厂家很关注汇川的运动控制系统能够给他们的堆垛机带来哪些优势。对此，汇川提炼出三点，即：第一是轻量化。汇川通过运动控制的算法，软件跟机械的耦合可以降低当前对于机械的钢性跟钢度的要求，以此来达到减重，这是通过机跟电的强耦合带来的优势。
第二是模块化。汇川开发的复合分配算法、实时全闭环算法等，都内置成了一个功能块，方便汇川系统开发工程师随时调用，从而达到快速完成堆垛机前期方案设计开发和调试交付。
第三个是标准化，汇川采用一套标准化的配置去覆盖到多个应用场景，从而降低电控配置成本和维护费用。
任宪金总工还特别强调，汇川一直认为创新来自于协同，汇川希望与OEM客户和EU客户保持高度的默契协同，三方联合创造价值闭环，从而创造全新的价值。
任宪金总工在演讲最后展望未来：他认为汇川技术以多产品的硬件能力，结合在运动控制领域的软件算法能力，在堆垛机，输送及、分拣设备等核心设备上，能助力客户的设备更稳定、更高效、更易用。汇川技术希望与物流行业的客户携手同行，一起迎接多场景物流的机遇和挑战，推进行业核心部件的国产化，建设开放共赢的物流产业链生态，拥抱物流大时代。
