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  1、引言 
从世界上*台远控机械手的诞生至今已有50年了，在这短短的几年里，伴随着计算机、自动控制理论的发展和产业生产的需要及相关技术的进步，机器人的发展已经历了3代［1］：（1）可编程的示教再现型机器人；（2）基于传感器控制具有一定自主能力的机器人；（3）智能机器人．作为机器人的核心部分，机器人控制器是影响机器人性能的关键部分之一．它从一定程度上影响着机器人的发展．目前，由于人工智能、计算机科学、传感器技术及其它相关学科的长足进步，使得机器人的研究在高水平上进行，同时也为机器人控制器的性能提出更高的要求．

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对于不同类型的机器人，如有腿的步行机器人与关节型产业机器人，控制系统的综合方法有较大差别，控制器的设计方案也不一样．本文仅讨论产业机器人控制器题目．

2、机器人控制器类型 
机器人控制器是根据指令以及传感信息控制机器人完成一定的动作或作业任务的装置，它是机器人的心脏，决定了机器人性能的优劣．
从机器人控制算法的处理方式来看，可分为串行、并行两种结构类型．

2.1 串行处理结构

所谓的串行处理结构是指机器人的控制算法是由串行机来处理．对于这种类型的控制器，从计算机结构、控制方式来划分，又可分为以下几种［2］.
（1） 单CPU结构、集中控制方式
用一台功能较强的计算机实现全部控制功能．在早期的机器人中，如Hero-I, Robot-I等，就采用这种结构，但控制过程中需要很多计算（如坐标变换），因此这种控制结构速度较慢．
（2） 二级CPU结构、主从式控制方式
一级CPU为主机，担当系统治理、机器人语言编译和人机接口功能，同时也利用它的运算能力完成坐标变换、轨迹插补，并定时地把运算结果作为关节运动的增量送到公用内存，供二级CPU读取；二级CPU完玉成部关节位置数字控制．这类系统的两个CPU总线之间基本没有，仅通过公用内存交换数据，是一个松耦合的关系．对采用更多的CPU进一步分散功能是很困难的．日本于70年代生产的Motoman机器人（5关节，直流电机驱动）的计算机系统就属于这种主从式结构．
（3） 多CPU结构、分布式控制方式
目前，普遍采用这种上、下位机二级分布式结构，上位机负责整个系统治理以及运动学计算、轨迹规划等．下位机由多CPU组成，每个CPU控制一个关节运动，这些CPU和主控机是通过总线形式的紧耦合．这种结构的控制器工作速度和控制性能明显进步．但这些多CPU系统共有的特征都是针对具体题目而采用的功能分布式结构，即每个处理器承担固定任务．目前世界上大多数商品化机器人控制器都是这种结构．
控制器计算机控制系统中的位置控制部分，几乎无例外地采用数字式位置控制．
以上几种类型的控制器都是采用串行机来计算机器人控制算法．它们存在一个共同的弱点：计算负担重、实时性差．所以大多采用离线规划和前馈补偿解耦等方法来减轻实时控制中的计算负担．当机器人在运行中受到干扰时其性能将受到影响，更难以保证高速运动中所要求的精度指标．

由于机器人控制算法的复杂性以及机器人控制性能的亟待进步，很多学者从建模、算法等多方面进行了减少计算量的努力，但仍难以在串行结构控制器上满足实时计算的要求．因此，必须从控制器本身寻求解决办法．方法之一是选用高档次微机或小型机；另一种方法就是采用多处理器作并行计算，进步控制器的计算能力．

2.2 并行处理结构

并行处理技术是进步计算速度的一个重要而有效的手段，能满足机器人控制的实时性要求．从文献来看，关于机器人控制器并行处理技术，人们研究较多的是机器人运动学和动力学的并行算法及实在现．1982年J.Y.S.Luh［3］*提出机器人动力学并行处理题目，这是由于关节型机器人的动力学方程是一组非线性强耦合的二阶微分方程，计算十分复杂．进步机器人动力学算法计算速度也为实现复杂的控制算法如：计算力矩法、非线性前馈法、自适应控制法等打下基础．开发并行算法的途径之一就是改造串行算法，使之并行化，然后将算法映射到并行结构．一般有两种方式，一是考虑给定的并行处理器结构，根据处理器结构所支持的计算模型，开发算法的并行性；二是首先开发算法的并行性，然后设计支持该算法的并行处理器结构，以达到并行效率．

AE Advanced Energy ICP-16L RF generator 1600W ,40Mhz

JEL Corporation WAFER TRANSFER ROBOT C4442S-00530 Dual Arm Robot with controller

HONDA ELECTRON WAFER TRANSFER ROBOT RB670-TI-R Dual Arm Robot with controller

AE Advanced Energy RF-10S RF generator.13.56?MHz P/N 3150073-000

Advanced Energy AE MDX-L12M M/N 3152344-100 B

Advanced Energy RF Generator PDX 5000 LF Generator

Applied Materials AMAT 0010-38437 ASSY, P-CHUCK, 200MM

AE Advanced Energy RFG 3001 3155089-004 3kw RF Generator

ADTEC AD-TEC AX 3000III RF Plasma Generator 13.56MHz 3Kw

Leitz Ergolux AMC Inspection Microscope

dalsa piranha3 line scan camera P3-12K40-01 W/DALSA VISION BOARD

SEREN R3001 27.12MHz 3Kw RF GENERATOR PN:9600690013

Leybold TW 701 800051V0025 Turbo Pump

OMRON FZ3-300 VISION SYSTEM With FZ-SC2M COLOR CCD CAMERA

MKS ENI Spectrum B-5002 RF generator

AE Advanced Energy Ovation 35162 RF Generator

VAT Pendulum Valve 65050-PA52-0002 w/ PM-6 CONTROLLER

MKS ASTEX ASTRON FI20620-1 REMOTE PLASMA SOURCE GENERATOR

ABB AUTOMATION Machine Terminal REF542PLUS

DELTA TAU DATA SYS TURBO PMAC2 MOTION CONTROLLER

SIEMENS SIMATIC S5 155U 6ES5 948-3UA13 948U CPU

AE Advanced Energy RFPP RF30H 13.56Mhz 3KW RF generator

AE Advance Energy 3155053-007 RF Generator RFG2000-2V

AE Advanced Energy RFPP RF20M 2.5KW RF generator

ABB AUTOMATION Machine Terminal REM543CM214AAAB?, REF542PLUS

OMRON FZ2-550 VISION SYSTEM With FZ-SC2M COLOR CCD CAMERA

Genmark Gencobot 4S0703167 Wafer Handling Robot

Ebara ET801H Turbo Molecular Vacuum Pump with 803H controller

ENI OEM-12B3-02 RF generator 1250W, AMAT 0190-76028

JULABO HT60-M3-CU High Temperature Circulator

Hamamatsu C9300-124 10-Megapixel High Resolution Digital CCD Camera

VAT Pendulum valve 65040-PHCP-AZT1

SHIMADZU TMP-203M-G1 TURBO MOLECULAR PUMP & EI-D203 CONTROLLER

Rorze RR700L120 single Arm Robot

AE Advanced Energy APEX 3013 31561143-011B 3KW 13.56MHz RF Generator

SPECTRA-PHYSICS J-SERIES LASER POWER SUPPLY J20I-8S40-18K-T?RI-NSI

Dressler LFGS 1250D RF Generator 300-500KHz LF Power Generator

MEGAPLUS II EC11000 Full 35mm 11 megapixel CCD VISION CAMERA SYSTEM

KEYENCE LS-7501 HIGH-ACCURACY CCD MICROMETER With LS-7030M HEAD & Cable

SEREN R1001 13.56Hz 1Kw RF GENERATOR PN:9600620010

Genmark Gencobot 4P10397074 Wafer Handling Robot

AE Advanced Energy RFPP 20R RF generator

edyne Dalsa piranha3 line scan camera P3-87-12K40-01-?R

VARIAN ion implant sys. PULSE POWER SUPPLY

Brooks Automation Techware 5 Express Controller T5X-S2

ABB AUTOMATION Machine Terminal REM543CM216AAAA

YASKAWA WAFER TRANSFER ROBOT XC-RC355S-C01

Novellus Speed Controller 27-054088-00 Rev.A, A630-413-3000

AE ADVANCED ENERGY DRESSLER CESAR 1310 RF GENERATOR

GENMARK L86R/R VER.21 WAFER TRANSFER ROBOT CONTROLLER

Brooks PRI Automation ESC-212B Robot Controller pn:6-0000-2347-?PC

Mitsubishi Melsec A4UCPU With A4UMCA-128

Brooks Automation Robot Control Module 002-9401-01

SIEMENS SIMATIC S5 155U 6ES5 948-3UA11 948CPU

AE RFPP RF-5S RF Generator 500W,13.56Mhz

BROOKS PRI PRE 301B-CE 300mm PREALIGNER Pn: 6-0000-3669-PC

Genmark RP060002 Wafer Pre-Aligner Robot

coherent LabMax-TO & PM300F-50 Laser Power Meter

ADVANCED ENERGY APEX 1513 RF GENERATOR P/N 0920-00114

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MEGAPLUS II EC11000 Full 35mm 11 megapixel CCD VISION CAMERA

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ENI OEM-2000 Rev.C RF Generator 2000W 13.56MHz

Mitsubishi HMI GT1575-VTBA GOT1000 Touch Screen

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NOVELLUS Load Lock robot 02-053993-00 or 02-053993-01

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AE Advanced Energy RF Match Network 3155169-005 B

GENMARK GENCOBOT 4/3L WAFER TRANSFER ROBOT

SIEMENS 6ES5 955-3LC42 + 6ES5188-3UA12 POWER SUPPLY

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NEC FACTORY COMPUTER FC-9801B MODEL 2, 32BIT CPU UNIT WORKING

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MITUTOYO LCD PLAN NIR 100X/0.50 ∞/0.91 f=200 OBJECTIVE

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SEREN LIGHTWIND R101 100W RF Generator PN:9600730004

YASKAWA JZNC-TB38 Robot Teach Pendant YASNAC ERC

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Advanced Energy FixedMatch RF Match 3155094-003 A

TOSHIBA X-RAY Image Intensifiers E5844H-P1K

Novellus 02-132030-00 ASSY,MOD,CTR,P1?66/64/QNX4 controller

Advanced Energy AERA AS60C Thermal Vaporizer H2O 1000SCCM

DALSA Piranha2 Series P2-43-08k40 LINE SCAN CAMERA W/ 80MM LENS

Semiconductor & PCB Equipment STEREOZOOM MICROSCOPE

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Rorze RA301-512-002 Wafer Aligner Prealigner Robot

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VAT Series 081 Insertable valve 08140-FA24-ABX1

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AE PE-1000 RF Generator 3157501-009D 220V

COGNEX VME 4100 VISION CONTROL BOARD 001-4102-02 Rev.D

RAMIX RM951 Rev.B 14-0780B00 VME BOARD

SBS Technologies CP782210NQ3C VME CPU BOARD

Olympus SZ40 SZ4045CHI stereo microscope with Sony ExwaveHAD Digital Color Video

Keyence CCD Laser Displacement Sensor LK-2001 & LK-031 with RD50R

MITSUBISHI GOT1000 HMI GT1565-QTBA GRAPHIC OPERATION TERMINAL

NSK ESA MEGATORQUE DD SERVO DRIVE ESA -Y2020A23-21 MOTOR YS2020FN001

DALSA Piranha2 Series CG-80-12k40-01E LINE SCAN CAMERA P2-80-12k40 OEM

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NSK Megatorque EE1410A03-25 SERVO DRIVE

LEICA MS5 Microscope with led light

Hasselblad Variogon 140-280mm F/5.6 C Lens

MKS 600 PRESSURE CONROLLER TYPE 651CDSIN

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I CS5260 CCD CAMERA + TOKYO MACHINE VISION SCOPE

MITSUBISHI MELSEC A616DAV ANALOG MODULE

Mitsubishi Melsec plc AJ71QE71 Ethernet module

Brooks Automation 001-7126-01 Rev.A4 Controller Board

ZEISS epiplan-Apochro?mat 50x/0.95 HD dic OBJECTIVE

MITUTOYO M PLAN APO 10X/0.28 ∞/0 f=200 OBJECTIVE #1

MITSUBISHI A975GOT-TBD A TOUCH SCREEN HMI

NSK ESA MEGATORQUE DD SERVO DRIVE ESA -Y2005A23-21 MOTOR YS2020FN001

I CS4200 CCIR MACHINE VISION MACRO CAMERA LED LIGHT

MITSUBISHI MELSEC-12HCPU CPU UNIT

PRO-FACE GP2600-TC41-24V TOUCH SCREEN HMI

I CS3150 CCIR MACHINE VISION MACRO CAMERA SET

LEICA Leitz HC PL PLUOTA 100X/0.70 microscope objective

Proface Pro-face GP2600-TC11 Touchscreen HMI

IMTEC RVME 450V VME IMAGE PROCESSING

OPTONCDT1800 Laser-optical displacement sensors

ATMEL AVIIVA AT71YSM2CC4010 Linescan camera With NIKON IL63MM LENS

Mitsubishi Melsec A3UCPU With A3NMCA56

ZEISS EPIPLAN NEOFLUAR 100X/0.90 OBJECTIVE

MITUTOYO M PLAN APO 2X/0.055 ∞/0 f=200 OBJECTIVE

NSK ESA MEGATORQUE DD SERVO DRIVE ESA -JS1003A23-21 MOTOR JS1003FN001

CKD ABSODEX DRIVER H TYPE AX9045H-X700417

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TOSHIBA PLC TPU326H-S CPU

ATLAS COPCO DMC DMC310515 DIGITAL MOTION CONTROLLER

HASSELBLAD CB 160mm F4.8

YASKAWA YASNAC MOTOMAN JZRCR-XSU02 BOARD CONTROLLER

Cognex VM16A 203-0075-RE Vision Image Processor Board

PRO-FACE GLC2500-TC41-20?0V TOUCH SCREEN GRAPHIC PANEL 3280036-02

Olympus LM Plan FI 20x/0.40 BD objective

PRO-FACE AST3501-T1-AF,3?580208-01 Touch Screen HMI

OLYMPUS LM PLAN FI 5X/0.13 BD OBJECTIVE

Motorola VME Board VME162-PA344SE 01-W3528F60B,VM?E162PA344SE

LEICA Leitz PL APO 50X/0.90 microscope objective

Mitsubishi HMI A970GOT-TBA-B W/A9GT-QBUSS Touchscreen

Yaskawa ServoPack SGDB-30ADG 3kw servodrive

Siemens Circuit Board 6SC6300-0FE01 SIMODRIVE

Cognex 8100 Frame Grabber,VPM- 8100Q-000,MVS 801-8120-001,p/?n 200-0097-2 REV F

Kontron cPCI 6U Compact PCI CPU BOARD CP6000CA IN PENTIUM M 1.8GHz CPU

DATACUBE VME MaxVideo 200 VME

Cognex VPM-8120S?-5060 rev.A opt:A pci vision card

DALSA Spyder2 Line Scan Camera S2-12-02k40-10e

PRO-FACE GP2401H-TC41-24?V HMI TouchScreen PROFACE

ZEISS EPIPLAN NEOFLUAR 20X/0.50 HD DIC OBJECTIVE

OMRON PLC CV1000-CPU01-V1 CPU Unit

Mitutoyo M Plan Apo 20x 0.42 f=200 Microscope Objective

FAST CORPORATION CSC 901NT VISION CONTROLLER

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ZEISS EPIPLAN NEOFLUAR 10X/0.30 HD DIC OBJECTIVE

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