运动控制和机器人系统区别分析

尽管它们可能被用于实现同样的目标，但运动控制和机器人系统却以不同的方式进行着。那么，它们之间的区别究竟是什么呢?

在工业领域，自动化工厂是一个日益增长的趋势。为什么这并不难理解，因为这些应用有助于提高效率和生产效率。为了创建自动化工厂，工程师可以实现一个运动控制系统，或者引入一个机器人系统。这两种方法都可以用来完成相同的任务。然而，每种方法都有各自的独特设置、编程选项、动作灵活性和经济效益。

运动系统和机器人的基础

一个运动控制系统是一个简单的概念:启动并控制负载的移动来执行工作。它们具有精确的速度、位置和扭矩控制能力。使用运动控制的例子有：应用程序需要的产品定位，独立元素的同步，或者运动的快速启动和停止。

这些系统通常由三个基本组成部分组成:控制器、驱动器(或放大器)和电机。控制器规划路径或轨迹计算，向驱动发送低电压的指令信号，并向电机施加必要的电压和电流，从而产生所需的运动。

可编程的逻辑控制器(PLCs)提供了一种廉价的无噪声的运动控制方法。梯级逻辑编程一直是PLCs的主要内容，新模型以人机界面(HMI)面板为代表，这些面板是编程代码的可视化表示。PLCs可用于控制多种动作控制装置和机械的逻辑控制。

在一个传统的基于PLC的运动控制系统中，高速脉冲输出卡被应用于PLCs中，用于为每个伺服器或步进驱动生成脉冲序列。驱动器接收脉冲，并且每一个脉冲都有一个预先设定的量。一个单独的信号用来确定传输的方向。这种方法被称为"步骤和方向"。

这张图描述了一个传统的运动控制系统，包括一个伺服控制器，马达和传感器。

运动控制词汇中常用的术语包括:

· 速度:与时间有关的位置的变化率;一个由大小和方向组成的矢量。

· 速度:速度的大小。

· 加速/减速:速度对时间的变化率。

· 负载:伺服系统的驱动元件。这包括所有机器的组件和正在移动的工作。

· 伺服放大器:装置控制伺服电机的功率。

· 伺服控制器:也称为位置控制器，该装置为伺服放大器提供程序设计或指令，通常是以模拟直流电压信号的形式。

· 伺服电机:移动负载的装置。这是主要的移动元件，它可能包括一系列的主要推动者，如执行机构和感应电动机。

· 步进控制器:提供脉冲以刺激步进电机的绕组，并产生机械旋转的装置。它也被称为速度控制器。频率或脉冲决定电机的速度，脉冲的数量决定电机的位置。

· 解析器:一种监测伺服电机和负载位置的装置。也被称为位置传感器。

· 速度传感器:也称为转速发电机，它监测伺服监视器的速度。

来自于重新思考机器人技术的百特公司是现成的协作机器人解决方案的完美例子。

根据美国机器人研究所的说法，"机器人是一种可重新编程的、多功能的机械手，它可以通过各种各样的动作来移动物体、部件、工具或特殊设备。"

"虽然在动作控制系统中发现的一些部件是在机器人内部发现的，但它们是固定在机器人内部的。马达的速度、执行力和机械连接都是机器人的组成部分。组成一个机器人系统的组成部分与运动控制系统相似。这是一个控制器，它允许机器人的部分协同工作，并将其与其他系统相连。程序代码被安装到控制器中。此外，许多现代机器人使用的是基于电脑操作系统（如Windows PC）的HMIs。

机器人本身可以是一个铰接的机器人手臂，笛卡尔，圆柱，球形，斯卡拉，或者一个平行的选择机器人。这些被认为是最典型的工业机器人。对于一个完整的机器人列表，参考我们的"工业机器人之间的区别"。机器人系统也有驱动器(即:发动机或马达)将连杆移动到指定位置。连接是关节之间的部分。机器人使用液压、电动或气动驱动来实现运动。传感器被用于机器人环境的反馈，为操作控制和安全提供视觉和声音。他们收集信息并将其发送给机器人控制器。

传感器可以使机器人协同工作——电阻或触摸反馈允许机器人在人类工作人员周围进行操作。末端效应器连接到机器人的手臂和功能;他们与被操控的产品直接接触。末端效应器的例子包括:夹钳、吸盘、磁铁和焊炬。运动系统和机器人之间的区别，这两个系统之间的一个主要区别是时间和金钱。现代机器人被宣传为现成的交钥匙解决方案。

例如，一个机械手臂已经构造好了，安装起来也很简单。通用机器人提供了常见的"装置"和"机器人"的例子。它们可以通过HMI控制面板进行编程，也可以通过记录位置运动来记录移动动作。末端效应器可以被替换为你的需要，工程师不必担心机器人运动部件的个别编程。

通用机器人提供简单的记录位置编程来帮助最终用户。最终效应器可以交换特定的应用程序。机器人的缺点就是成本。另一方面，组成动作控制应用程序的组件是模块化的，并且能够对运动系统进行模块化控制提供了更大的成本控制。

然而，对于用户来说，有一个更大的知识需求来正确地操作动作控制系统。它的组件需要来自最终用户的单独编程。如果工程师需要多个设置、模块配置可用性和成本约束，那么一个动作控制系统就能提供工程师所寻求的好处。一个有经验的工程师可以花时间来规划、安装和调试一个动作控制系统。您可以混合和匹配旧的和新的硬件，并为系统创建解决方案。

罗克韦尔自动化的FactoryTalk是一个现代的软件控制器，它可以同时在动作控制和机器人系统中运行。这两种系统的下一个主要区别是软件。过去，硬件驱动了购买决策，但现在产品硬件的差异略有不同。在很大程度上依赖于硬件的动作控制系统，尤其是遗留系统，需要更多的维护来确保正确的操作。

封闭的系统或现代的即插接式组件更多地依赖于软件的操作。软件的功能是至关重要的，因为许多用户希望现代的控制器能够完成所有需要的任务。这意味着，将把钱花在单个组件上，而更多的钱将用于监控操作，如pc和高级HMIs。用户还希望软件控制器易于使用。接口和操作控制器越简单，用户就越有可能选择它的应用程序。

这节省了培训和设置的时间和金钱。可以在运动系统和机器人上使用的现代控制器有软件选项，可以提供几个自动化的过程。

编辑：黄飞