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R 工业机器人控制技术研究
esearch on Control Technology of Industrial Robot

工业机器人系统，以满足科技发展对各种各样工作任务机器人的需求。它是由一
组具备各种性能特点和各个大小尺寸且可互换的机械模块构成，可以根据各种各
样的工作条件而被装配成各种各样大小不同构形的机器人。

模块一词也是一种设计用语，是经过格式化整理的模块，是指一个已经组装
好的硬件功能单元，能够与其余元件同时使用、合并或替换，是可以独自命名或
独自完成某种功用的程序语言的集合体（即程式代码和各种数据构成的集合体）。
它有两种基本特征：外观特性与内在特性。外部特性是指模块完成与外界之间的

连接（即任何模块完成或程序调用该模块完成的方法，包含有进入输出参数、引
入的全局变量）和模块完成的各种功用；内在特性是指模块完成的内在环境具备
的特性（即该模块完成局部数据信息和程式代码）。
模块化机器人针对其使用领域、工件特征和性质，以及功能本身的特点应具

备以下特征：各个功能模块都应是单独的，或者自组装的；是可以快速连结到任
何其他的模块单元，而不管其类型怎样；是最小重力和最小惯性的，在运动学和
动力学上都具备独特性。因此它是一种系统，是由一个模块组成的。
目前对机械模块的分类，大致是从基本单元、末端件、连杆、关节等方面来

划分的。模块通常是自封闭的，硬件部分包括感应器、传动设备、感应器端口、
CPU、驱动器、刹车器、电机增强器和通信端口等。而模块的电器部分设计也要
符合模块化要求的设计原理，要有具有基本功能的母版和特殊功用的子版，还必
须设计一种高度集成的快速相互耦合接口，以利于模块内部和模块之间的高速互

连。模块应该能够实现某一特定功能，有自封装的功能，并具备驱动能力，实现
一定的运动与动作，以便于不同模块之间能配合工作，还应该具备通信能力、数
据处理能力。
模块化机器人是由一组不同功能的组件构成的，它使用不同的通用化、标准

化模块装配成不同模块化的机器人形，用一种最优的装配构形来实现给定的功能，
使模块化机器人构形的最基本设计目的得到了表达。在研制模型硬件的同时也需
要发展实时控制应用，以满足机器人使用范围的迅速变化，必须实现模型应用软
件的研制和这些功能根据硬件构形和功能任务自动整合并运用于机器人之中。工

业机器人控制系统通过架构的模块化，大大增强了工业控制系统的安全性、易操
控性和维修性，同时使用者也可以很简单地拆散或者组装不同模块，组合成不同
的工业机器人构形以适用于一定的工作条件，这便是工业机器人的可重构化。

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