如果僅僅有感官和肌肉，人的四肢并不能動(dòng)作。一方面是因為來(lái)自感官的信號沒(méi)有器官去接收和處理，另一方面也是因為沒(méi)有器官發(fā)出神經(jīng)信號，驅使肌肉發(fā)生收縮或舒張。同樣，如果機器人只有傳感器和驅動(dòng)器，機械臂也不能正常工作。原因是傳感器輸出的信號沒(méi)有起作用，驅動(dòng)電動(dòng)機也得不到驅動(dòng)電壓和電流，所以機器人需要有一個(gè)控制系統，用硬件和軟件組成一個(gè)的控制系統。
機器人控制系統的功能是接收來(lái)自傳感器的檢測信號，根據操作任務(wù)的要求，驅動(dòng)機械臂中的各臺電動(dòng)機就像我們人的活動(dòng)需要依賴(lài)自身的感官一樣，機器人的運動(dòng)控制離不開(kāi)傳感器。機器人需要用傳感器來(lái)檢測各種狀態(tài)。機器人的內部傳感器信號被用來(lái)反映機械臂關(guān)節的實(shí)際運動(dòng)狀態(tài)，機器人的外部傳感器信號被用來(lái)檢測工作環(huán)境的變化。
所以機器人的神經(jīng)與大腦組合起來(lái)才能成一個(gè)完整的機器人控制系統。
機器人控制系統概念
機器人控制系統是指由控制主體、控制客體和控制媒體組成的具有自身目標和功能的管理系統?？刂葡到y意味著(zhù)通過(guò)它可以按照所希望的方式保持和改變機器、機構或其他設備內任何感興趣或可變化的量?？刂葡到y同時(shí)是為了使被控制對象達到預定的理想狀態(tài)而實(shí)施的?？刂葡到y使被控制對象趨于某種需要的穩定狀態(tài)。
機器人控制系統特點(diǎn)
機器人的控制技術(shù)是在傳統機械系統的控制技術(shù)的基礎上發(fā)展起來(lái)的，因此兩者之間并無(wú)根本的不同。但機器人控制系統也有許多特殊之處。其特點(diǎn)如下：
1、機器人控制系統本質(zhì)上是一個(gè)非線(xiàn)性系統。引起機器人非線(xiàn)性因素很多，機器人的結構、傳動(dòng)件、驅動(dòng)元件等都會(huì )引起系統的非線(xiàn)性。
2、機器人控制系統是由多關(guān)節組成的一個(gè)多變量控制系統，且各關(guān)節間具有耦合作用。具體表現為某一個(gè)關(guān)節的運動(dòng)，會(huì )對其他關(guān)節產(chǎn)生動(dòng)力效應，每一個(gè)關(guān)節都要受到其他關(guān)節運動(dòng)所產(chǎn)生的擾動(dòng)。因此工業(yè)機器人的控制中經(jīng)常使用前饋、補償、解耦和自適應等復雜控制技術(shù)。
3、機器人系統是一個(gè)時(shí)變系統，其動(dòng)力學(xué)參數隨著(zhù)關(guān)節運動(dòng)位置的變化而變化。
4、較好的機器人要求對環(huán)境條件、控制指令進(jìn)行測定和分析，采用計算機建立龐大的信息庫，用人工智能的方法進(jìn)行控制、決策、管理和操作，按照給定的要求，自動(dòng)選擇控制規律。
機器人控制系統的基本要求
從使用的角度講，機器人是一種特殊的自動(dòng)化設備，對其控制有如下要求：
1、多軸運動(dòng)的協(xié)調控制，以產(chǎn)生要求的工作軌跡。因為機器人的手部的運動(dòng)是所有關(guān)節運動(dòng)的合成運動(dòng)，要使手部按照規定的規律運動(dòng)，就必須很好地控制各關(guān)節協(xié)調動(dòng)作，包括運動(dòng)軌跡、動(dòng)作時(shí)序的協(xié)調。
2、較高的位置精度，很大的調速范圍。除直角坐標式機器人外，機器人關(guān)節上的位置檢測元件通常安裝在各自的驅動(dòng)軸上，構成位置半閉環(huán)系統。此外，由于存在開(kāi)式鏈傳動(dòng)機構的間隙等，使得機器人總的位置**度降低，與數控機床比，約降低一個(gè)數量級。但機器人的調速范圍很大，通常超過(guò)幾千。這是由于工作時(shí)，機器人可能以極低的作業(yè)速度加工工件；空行程時(shí)，為提高效率，又能以極高的速度移動(dòng)。
3、系統的靜差率要小，即要求系統具有較好的剛性。這是因為機器人工作時(shí)要求運動(dòng)平穩，不受外力干擾，若靜差率大將形成機器人的位置誤差。
4、位置無(wú)超調，動(dòng)態(tài)響應快。避免與工件發(fā)生碰撞，在保證系統適當響應能力的前提下增加系統的阻尼。
5、需采用加減速控制。大多數機器人具有開(kāi)鏈式結構，其機械剛度很低，過(guò)大的加減速度會(huì )影響其運動(dòng)平穩性，運動(dòng)啟停時(shí)應有加減速裝置。通常采用勻加減速指令來(lái)實(shí)現。
6、各關(guān)節的速度誤差系數應盡量一致。機器人手臂在空間移動(dòng)，是各關(guān)節聯(lián)合運動(dòng)的結果，尤其是當要求沿空間直線(xiàn)或圓弧運動(dòng)時(shí)。即使系統有跟蹤誤差，仍應要求各軸關(guān)節伺服系統的速度放大系數盡可能一致，而且在不影響穩定性的前提下，盡量取較大的數值。
7、從操作的角度看，要求控制系統具有良好的人機界面，盡量降低對操作者的要求。因此，在大部分的情況下，要求控制器的設計人員完成底層伺服控制器設計的同時(shí)，還要完成規劃算法，而把任務(wù)的描述設計成簡(jiǎn)單的語(yǔ)言格式由用戶(hù)完成。
8、從系統的成本角度看，要求盡可能地降低系統的硬件成本，更多的采用軟件伺服的方法來(lái)完善控制系統的性能。
機器人控制系統的功能要求
1、記憶功能：存儲作業(yè)順序、運動(dòng)路徑、運動(dòng)方式、運動(dòng)速度和與生產(chǎn)工藝有關(guān)的信息。
2、示教功能：離線(xiàn)編程，在線(xiàn)示教，間接示教。在線(xiàn)示教包括示教盒和導引示教兩種。
3、與外圍設備聯(lián)系功能：輸入和輸出接口、通信接口、網(wǎng)絡(luò )接口、同步接口。
4、坐標設置功能：有關(guān)節、工具、用戶(hù)自定義四種坐標系。
5、人機接口：示教盒、操作面板、顯示屏。
6、傳感器接口：位置檢測、視覺(jué)、觸覺(jué)、力覺(jué)等。
7、位置伺服功能：機器人多軸聯(lián)動(dòng)、運動(dòng)控制、速度和加速度控制、動(dòng)態(tài)補償等。
8、故障診斷保護功能：運行時(shí)系統狀態(tài)監視、故障狀態(tài)下的保護和故障自診斷。