常见的机器人控制平台

 

 

基于工业PC平台的硬件架构

工业PC平台通常使用高性能、低功耗的处理器,如x86架构的处理器。这些处理器负责执行程序指令和处理数据,是工业PC的核心部件。

这种架构的机器人控制系统主CPU及完成核心数字控制(NCK)模块的CPU处理器通常使用X86硬件平台。它具有较高的计算能力和灵活性,适用于需要复杂控制和高级功能的机器人系统。常见的基于工业PC平台的硬件架构控制器有宝元机器人系统、卡诺普机器人控制系统、西格玛泰克机器人控制系统、贝加莱控制器和倍福解决方案等。

基于嵌入式平台的硬件架构

此架构的机器人控制系统主CPU采用ARM或DSP硬件平台。由于嵌入式平台CPU计算能力的限制,这种架构一般采用分布式结构,以实现更高效的资源利用和更低的功耗。欧系控制器和日系控制器中常见这种架构,同时,国内有数控背景的厂商也倾向于使用这种架构。

其中重要的2个方向为:

Raspberry Pi(树莓派):尽管它最初设计为教育工具,但树莓派已经成为机器人学中非常流行的微型计算机。它可以运行完整的操作系统,如Linux,因此可以处理更复杂的计算任务和算法。

STM32系列微控制器:由意法半导体生产,因其强大的性能和丰富的外设而受到欢迎。非常适合嵌入式系统和需要实时处理能力的机器人应用。

专用硬件控制平台

专用硬件控制平台通常集成了运动控制、传感器接口、通信模块等功能,具有高度的集成性和可靠性。

例如,

NVIDIA Jetson系列:特别适合需要高性能计算的应用,如深度学习、计算机视觉等。Jetson Nano、TX2、Xavier NX都是不错的选择,适用于较为先进的机器人技术开发。

Roboteq控制器:专门用于电动机控制,特别是无刷直流电机和步进电机。它们支持多种类型的编码器,并且能够执行高级运动控制算法。

市场上也有一些专门为机器人设计的控制器,如ABB、KUKA、FANUC等品牌的控制器,它们通常集成了特定的运动控制算法和接口,便于集成到具体的机器人系统中。

开源硬件平台

近年来,开源硬件平台在机器人领域也逐渐受到关注。这些平台提供了丰富的硬件资源和开发文档,使得开发者可以更加灵活地设计和构建机器人系统。

例如,

Arduino与Raspberry Pi:对于教育市场和个人开发者而言,Arduino和Raspberry Pi是非常流行的开源硬件平台。Arduino适合于简单的控制任务,它可以用于构建简单的机器人,如巡线机器人、遥控车等。Arduino是一个非常受欢迎的开源电子平台,基于易用的硬件(各种型号的Arduino板)和软件(Arduino IDE)。适合初学者和进行一些简单的机器人项目。而Raspberry Pi则能够运行完整的操作系统,支持更复杂的计算任务。

Pixhawk:广泛应用于无人机领域,是一个开源的飞行管理单元,支持大量的自动驾驶仪功能。