服务机器人控制系统的优化方法

随着服务机器人关键技术的突破，它正在为人们提供越来越方便、越来越舒适的服务，服务机器人正成为一个新兴的快速发展的产业。当然，要想充分挖掘服务机器人的潜力，需要生产厂家及科研院所集中力量共同努力。未来服务机器人的成功将取决于社会对它的承认。从面向用户的观点来看，应让成熟的机器人技术走出实验室，重视服务机器人技术转让，采取渐进的方法了解用户的意见。结合当前的技术基础及现实环境，可以采取以下的开发思路：将各类服务机器人开发成系列产品，有功能简单、价格相对便宜产品；有功能较多、价格较贵的产品；有高智能化、价格高的产品。在低端产品市场运作较好的前提下，不断追加投资，开拓高端产品的市场，使产品获得较好的社会效益和经济效益。为我国服务机器人产业的发展贡献一分力量。

为了提高机器人系统软件开发效率，需要开发一套基于模块化软件的普通机器人结构，还需要提高软件模块的可重用性和互用性（reusability and interoperability）。以往的服务机器人要满足不同用户的各种各样的需求，必须解决各种各样的复杂任务，于是就必然使机器人的制造陷入品种繁多但批量很小的局面，常规的机器人优化设计也代价高昂。为了解决这些问题，需要建立用户订制商品模型。这样，一些小公司就可以用他们特有的技术去提供机器人组件。通过劳动力的分散和服务机器人产业的标准化，促成专门的机器人集成商的出现。机器人中间件技术将是未来机器人产业化的关键技术。

开放式控制器就是标准化接口、模块化组件，可以容易地对其软、硬件进行修改、拓展。由于开发式控制器的应用，将使机器人易开发（算法、新技术）、易入门（拓展工业基础、低费用）和易集成（机器人、外围设备），机器人工业的结构将呈现出新变化。

动态可重组机器人的模块化结构是为了满足用户的多样性要求，将机器人的硬件和软件模块化。机器人的硬件模块统称为Module-D，它们可以方便地连接到机器人系统上或被拆除。每一个Module-D的开发都是独立的，因为它的内部都有独立的微处理器和操作系统。机器人的软件的各个模块可以按照功能离散分布和重组。

机器人产业要有系统的、稳定地成长，就应该借鉴PC产业的成长经历。现在的机器人制造商都是各自为战，独立完成整个机器人系统，导致整个行业的效率低下。解决这一局面的方法就是实现机器人功能部件（包括硬件和软件）的模块化，并且每个模块都要标准化。这样，每个制造商可以专注于一个模块的开发、制造与销售，而系统集成商可以根据用户需求的功能从各个制造商那里购买模块，并将其集成到一起即可。模块的标准化包括：电气、机械、软件接口的规范统一。

可重构机器人的设计目的是为适应不同的功能需求，快速地重组配置出适应于执行任务的制造工具（即机器人）。这种快速地重组配置机器人的基本思想是基于即插即用组件技术。为了适应生产线上工作任务要求的快速变化，保证组件的互用性，必须采用混合模块设计方法（mixed-module design）。一些关键部件，如驱动器、手爪/夹具，可以在不同的机器人及设备上互换。(www.xing528.com)

把一系列的零部件，如驱动关节、连杆、动力单元、软件模块等组装成适合特定任务要求的移动机器人。通过此方法，可以快速、高效地设计、制造移动机器人。执行任务不同，可以选择不同的配置。通过组合预制件模块，可以极大地减少开发时间，可重用的“标准化”模块也可以降低成本。

机器人零部件的模块化可以使研究人员“即插即用”已有的部件，而不是完全重新地去设计一个新的部件。建立标准的目标是人们可以像与一辆汽车打交道一样地与机器人打交道，或者至少是建立一个与机器人打交道的一般性的协议。

考虑到这些广泛、含糊的描述，有必要对一个模块组件给出下面定义：机器人的一个模块组件被描述为功能齐全的装置或子装配体，它能够独立地运转，很容易安装和进行电气连接，可与另外的模块组合成一个功能完备的可靠性系统。

整个机器人的设计问题可细分为直线机构、传感系统、传动装置和能源技术、计算机软硬件及通信的底层结构。在机器人模块化设计的细节上，我们需要关注模块间的接口，接口需要保持所有形式的连接，满足机械连接、能源需要、对等通信、数据资料的传输、与外界环境的连接等各种可能的功能。

模块化被用来描述满足动态变化的封装单元的用途。它的目标是满足不同功能的、具有独立性、标准化和可互换性的单元。模块化符合适应性和可变性的特点。