机器人技术中计算机控制系统的应用分析

2021-01-29徐明甲马进长春市第二实验中学

数码世界 2020年12期

徐明甲马进长春市第二实验中学

在科学技术不断发展的今天，机器人已逐渐成为当前科技发展中最先进的科技领域。利用机器人技术可以将科学技术转变成为生产技术，进而提升相关产业的发展水平和技术水平。机器人在许多行业，比如制造业、家庭服务领域、比较危险的职业中已经渐渐取代了部分人类的工作。机器人技术涉及的是技术领域十分广阔，比如计算机技术领域、电子工程领域、机械工程领域等等，其中计算机控制系统是这些技术领域中最不可缺少的一部分。

一、机器人技术和计算机控制系统的关系

机器人技术是一个综合各个技术于一体的技术领域，机器人技术都包括人工智能技术、计算机控制技术、信息传感技术、仿生学技术等等组合而成。机器人的机械本体是由控制器、传感器以及计算机控制系统这三部分组成的，机器人要想完成整个操作任务是需要控制器、传感器计算机控制来完成的，而在这其中，计算机的控制系统技术发挥了重要作用。机器人的计算机控制技术是整个技术中的核心技术，能够用来保障机器人完成各项操作以及相关动作的控制情况。对于机器人的控制，可以使一台微型计算机来控制，或者也可以十多台计算机同时控制一个机器人。计算机控制系统控制机器人技术涉及的领域也非常广泛，比如机器人智能方面、机器人运动方面、机器人做家务方面等等，都是需要输入一定的指令进一步去完成相关操作的。

计算机的应用和产生在不断地更新换代升级，从电子管、晶体管、集成电路发展到今天的计算机，已经越来越成熟完善。计算机应用的产生并且应用于机器人的控制技术中，帮助机器人的自主控制技术获得更高的授权。特别是计算机的精准度、逻辑思维敏感度，应用于机器人身上就如同如虎添翼。另外计算机的信息处理能力也非常迅速，也为机器人的发展解决了重要的硬件设施问题。

早些年期间对于机器人的发展仅仅是通过程序进行控制，随着计算机技术的发展，对于机器人的控制行使已经演变为边教边学的方式，即机器人通过对人类行为的感知来学习和人类相关的行为动作。计算机的信息技术的提高，以及控制技术的加强，机器人的应用也非常宽泛，机器人的控制也开始走向了多元化、智能化的发展道路，对于一些C++语言、Java技术，计算机编程的发展有了很大的提高帮助。正是由于计算机的高效发展，才能更好地实现对于机器人的控制，机器人领域才能进一步完善发展。

二、机器人技术中计算机控制系统的应用发展方向

目前，机器人的发展正在朝着智能化的方向发展，机器人的各项指标也都处于上升阶段。而国家发展机器人的重点也将放到开发像人类一样有意识、有思想的机器人，当然，基于这点，必然离不开计算机控制的有效操作。机器人的大量应用是标志着一个国家工业化水平提高的明显表现，而要想做到机器人的批量应用一定和计算机的控制系统脱不了干系。机器人技术中计算机控制系统的应用主要有以下几个方面：

计算机控制系统能够将机器人变得微小，并且行动灵活自如，在未来的某一天，一定能研发这样的技术应用。将机器人的控制系统和仿生机器人联系在一起，然后再通过对其进行生物分析，制造成为一个仿生机器人，仿生机器人是机器人行业中最高的发展境界。再者，计算机控制系统中的传感系统向机器人不断发展靠近，进一步提高机器人的传感性以及智能化。最后，计算机控制系统可以实现柔软型机器人的发展，可以用于休闲娱乐等方向。因其柔软型机器人可以在突发意外危险情况时，它的控制器系统和传感器系统是很难被损害的。

机器人技术中的计算机控制系统是不可替代的，例如在远程机器人中应用PC计算机研发而成。通过远程计算机技术来控制机器人的操作能力以及在线编程能力，确保机器人可以精准地完成各项操作。除此之外，计算机控制系统下的工业机器人可以更好地处理一些工业结构方面比较伤害人体健康的人工作，机器人的有效运作，既提升了工作效率，同时又显现了计算机技术的高超能力。

三、机器人技术中计算机控制系统的原理分析

机器人技术最为关键的一部分就是计算机控制系统。机器人的相关操作以及各种性能的优化都离不开计算机控制系统的发展。计算机控制系统的硬件主要由主机、外储存器、辅助设备、输出设备以及过程输入等等这几部分构成。计算机控制系统的软件部分由系统软件和应用软件构成。而系统软件则又由高级汇报语言、算法语言、过程控制语言、数据结构操作结构等构成。应用软件是由输入程序和控制程序构成，其中控制程序是最为核心的程序。

根据计算机控制系统的控制技术来看，主要分为集中控制类型、分散控制类型以及主从控制类型。

集中控制主要是用于计算机控制下的早期、初期的机器人，毕竟早期机器人的功能比较简单，只需要单机计算机进行控制即可。另外一方面的原因就是早期的计算机价格比较贵，控制要求速度也比较慢，只能简单维持早期机器人的基本要求。在之后计算机发展得比较快，机器人的类型、功能也比较复杂，慢慢地集中控制技术也就不再适应于机器人的发展，最终慢慢只能被市场淘汰。

分散控制是如今的机器人类型中使用技术最为广泛的一种。分散控制，顾名思义，就是由多台计算机共同完成控制的。上机位复杂数据的处理和运算，下机位控制一些相关环节的操作，最终通过上下机位完成对机器人的共同操作。

主从控制就是集中控制到分散控制的一个过渡控制，通过上下机位共同完成对目标任务的操作，由于不能实现多台计算机完成不同的功能，因此存在的时间比较短暂。

分散控制和主从控制最大的不同就是主从控制不能通过多台计算机来实现分别操控的职能，而分散控制却可以将一个整体拆分成为不同小主体，然后根据不同的下机位完成操作相关的职能，能够从一定程度上提升机器人的工作效率。

四、机器人的工作要求和能力

设计机器人最初的目的就是可以代替人类去完成一些比较危险或者很难完成的工作，或者一般工作人员比较常规简单的工作，要求机器人去执行，凭照感觉去慢慢摸索。机器人的传感器通常比较便宜，而且数据处理要小一些，当机器人有了自适应控制以外，就会慢慢取代人类完成各种工作。传感器可以是接触式的，也可以非接触式的，通常按照其安装部位而定。非接触式的传感器一般适用于粗略的控制，接触式传感器适用于比较精准地控制。不管是哪种传感器，接触式的也好，非接触式的也罢，和计算机控制系统的硬件和软件设施相结合，那么就会大大提高机器人的工作效率，机器人的能力也会因此显现出来。模拟传感器通常是用来监测正在施工的作用力，为了监测出工作情况如何，通常需要多个传感器进行感应。