[发明专利]一种教学机器人控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及智能机器人领域，具体地说是一种教学机器人控制系统。

背景技术

机械的种类繁多，可以按几个不同方面分为各种类别，如：按功能可分 为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等；按服务的产业可分为农业机械、 矿山机械、纺织机械等；按工作原理可分为热力机械、流体机械、仿生机械 等。另外，机械在其研究、开发、设计、制造、运用等过程中都要经过几个 工作性质不同的阶段。按这些不同阶段，机械工程又可划分为互相衔接、互 相配合的几个分支系统，如机械科研、机械设计、机械制造、机械运用和维 修等。这些按不同方面分成的多种分支学科系统互相交叉，互相重叠，从而 使机械工程可能分化成上百个分支学科。例如，按功能分的动力机械，它与 按工作原理分的热力机械、流体机械、透平机械、往复机械、蒸汽动力机械、 核动力装置、内燃机、燃气轮机，以及与按行业分的中心电站设备、工业动 力装置、铁路机车、船舶轮机工程、汽车工程等都有复杂的交叉和重叠关系。 船用汽轮机是动力机械，也是热力机械、流体机械和透平机械，它属于船舶 动力装置、蒸汽动力装置，可能也属于核动力装置等等。

机电一体化系统组成：

1、机械本体：机械本体包括机架、机械连接、机械传动等，它是机电一 体化的基础，起着支撑系统中其他功能单元、传递运动和动力的作用。与纯 粹的机械产品相比，机电一体化系统的技术性能得到提高、功能得到增强， 这就要求机械本体在机械结构、材料、加工工艺性以及几何尺寸等方面能够 与之相适应，具有高效、多功能、可靠和节能、小型、轻量、美观的特点。

2、检测传感部分：检测传感部分包括各种传感器及其信号检测电路，其 作用就是检测机电一体化系统工作过程中本身和外界环境有关参量的变化， 并将信息传递给电子控制单元，电子控制单元根据检查到的信息向执行器发 出相应的控制。

3、电子控制单元：电子控制单元又称和节奏发出相应的指令，控制整个 系统有目的地进行。

4、执行器：执行器的作用是根据电子控制单元的指令驱动机械部件的运 动。执行器是运动部件，通常采用电力驱动、气压驱动和液压驱动等几种方 式。

5、动力源：动力源是机电一体化产品能量供应部分，其作用是按照系统 控制要求向机械系统提供能量和动力使系统正常运行。提供能量的方式包括 电能、气能和液压能，以电能为主。

机器人是自动执行工作的机器装置,它既可以接受人类指挥，又可以运行 预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任 务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作,机 器人系统一般由伺服电机，伺服电机控制卡单片机控制系统等组成，目前， 国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般来说，人们都可以接受这种 说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合 国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功 能的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的 专门系统。”它能为人类带来许多方便之处。

控制系统意味着通过它可以按照所希望的方式保持和改变机器、机构或 其他设备内任何感兴趣或可变的量。控制系统同时是为了使被控制对象达到 预定的理想状态而实施的。控制系统使被控制对象趋于某种需要的稳定状态， 控制系统已被广泛应用于人类社会的各个领域，工业锅炉控制系统，，工业锅 炉控制系统，在工业方面，对于冶金、化工、机械制造等生产过程中遇到的 各种物理量，包括温度、流量、压力、厚度、张力、速度、位置、频率、相 位等，都有相应的控制系统。在此基础上通过采用数字计算机还建立起了控 制性能更好和自动化程度更高的数字控制系统，以及具有控制与管理双重功 能的过程控制系统。在农业方面的应用包括水位自动控制系统、农业机械的 自动操作系统等，进而在机器人的应用领域中，出现了机器人控制系统。

着Internet技术的持续发展,控制系统与网络通信系统的集成已成为控 制网络技术的一个热点,为此提出了网络化控制系统(NCS).在传统的控制系 统中加入网络作为通信媒介,使系统的性能有了大的改观,但同时也不可避免 的带来以下问题:网络延迟、丢包问题、单包和多包传输问题等,这些问题的 存在,不仅会降低系统的控制性能,而且还能引起系统的不稳定.因此,对网络 化控制系统的研究具有非常重要的现实意义。