机器人的行走
    　移动机器人的行走部分包括移动机构、驱动装置、传感探测器等。它一方面支承机身、臂、手部等；另一方面根据要求在广阔的空间内移动，使机器人性能有了飞跃性的提高。最对移动机器人的需要越来越多，原因之一是原子能、海洋、空间事业的发展；原因之二是工业生产线对无人搬运车的要求日益迫切。
    (1)移动机构
    移动机构按其结构分为车轮式、履带式及步行式等，而比较成熟的是前两者。车轮式机器人动作稳定，自动操纵也简单，容易控制其移动速度和方向，在无人工厂中用来搬运零部件或做其他工作，适合平地行走，常用三轮和四轮机构。履带式机器人可以在凹凸不平的地面上行走，可以跨越障碍物，能爬梯度不太高的台阶，它的缺点是没有转向机构，要转弯只能靠左右两个履带的速度差，所以不仅在横向，而且在前进方向也会产生滑动，转弯阻力大，不能准确地确定回转半径，目前也开发了装有转向机构的履带机器人。
    (2)移动方向的诱导方法
    移动机器人移动方向的诱导方法大致可分为连续标记、鉴别器标记和既存环境认识方式三类。分类的着眼点是外界信息给出的方法。连续标记是将路径信息，用连续不断的可识别标志给出，如电磁诱导方式，在路径上埋设电缆并通以高频电流，机器人通过本体内的线圈感知磁场大小，从而调节转向，工厂内频繁移动的机器人或无人搬运车多采用这种方式。  鉴别器标记方式是在路径的重要地点设置鉴别标记进行方向诱导，如不同频率的光源，通过求出不同的入射角，再用三角测量的原理给出自己的位置与方向。既存环境认识方式不需人为设置任何标记，由机器人自己认识既存的环境，判断和选定通过的路径，向目标点移动，实现这种方式，需要用实时环境认识技术，目前正在研究中。
    (3)移动机器人的追踪控制
    让移动机器人沿着给定路径重复移动作业有着广泛的用途。但存在三个困难：一是由于转向机构存在传动间隙，难于用示教再现的方式重复工作。二是当路径变化大时，所需程序冗长复杂，难于实现实时追踪。三是为了安全，机器人遇到障碍物时应能暂停并喊话。下面介绍一种机器人追踪走动的控制原理，见图14.16所示。

  　  在机器人驱动方向轮的近前边装有光辨色探测器，当机器人前进中偏离给定的白色路  线时，它就发出信号，通过计算机判断、计算、控制，在相应程序的支持下调节方向轮的转向；此外，当机器人前进时，超声探测器工作，如探测到前方有障碍物且同机器人间的距离小于给定值时，便在软件的支持下使机器人暂停并喊话警告，在障碍物撤离后又自动前进。

　　机器人计算机控制系统
  　  计算机控制系统是机器人核心部分，它决定了控制性能的优劣，也决定了机器人使用的方便程度。计算机控制系统有三种结构：集中控制、主从控制和分布式控制。集中控制是用一台．功能较强的计算机实现全部控制功能。在早期的机器人中采用这种结构，因为当时的计算机造价较高，而且机器人功能不多，因此实现容易，也比较经济，但控制过程中需要许多计算（如坐标变换等），因此这种结构控制速度较慢。随着计算机技术的进步和机器人控制质量的提高，集中式控制不能满足要求，取而代之的是主从式控制和分布式控制结构。

 　   图14. 17表示了主从式控制系统的结构。这种结构中一级计算机称为主机，它担当系统管理、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值送到公共内存，供二级计算机读取它。二级机完成全部关节位置数字控制，它从公共内存读给定值，也把各关节实际位置送回到公共内存中，供一级机使用。公共内存是由容量为几kB的双口RAM或普通静态RAM加上总线控制逻辑电路组成。由于功能分散，控制质量较集中式控制明显提高。这类系统的控制速率较快，一般可达十几毫秒，即每十几毫秒刷新一次给定，并实现位置控制一次。

　    现代机器人控制系统中几乎无例外地采用分布式结构，即上一级主控制计算机负责整个系统管理以及坐标变换和轨迹插补运算等，下一级由许多微处理器组成，每一个微处理器控制一个关节运动，它们并行地完成控制任务，因而提高了工作速度和处理能力。这些微处理器和主控级联系是通过总线形成的紧耦合，图14.18表示这种系统组成。如哈尔滨工业大学机器人研究所开发出的机器人通用控制器和美国PUMA机器人控制系统都属于这种结构。前者的主处理器为工业PC，位控处理器为LM628型32位运动控制芯片等，示教盒采用一片8031单片机进行管理和通信。分布式结构是开放型的，可以根据需要增加更多的处理器，以满足传感器处理和通信的需要，这种结构功能强，速度快，是当今机器人计算机控制系统的主流。

 　   随着计算机技术的发展，机器人控制系统的计算机经历了8位机、16位机到今天的32位机水平，其运算精度和处理速度也越来越高。可以预见，一些处理能力更强的微处理器，如c信号处理器(DSP)和具有并行处理能力的芯片，将构成并行处理结构。目前，这种结构的机l器人计算机控制系统已应用到一些智能机器人（多传感器机器人），不过还没有走出实验室成为工业产品。估计不久的将来，并行处理系统将成为主流。
  　  计算机控制系统中的位置控制部分，几乎1无例外地采用数字式位置控制，其中的执行电动机已由20世纪80年代前的直流伺服电动机，变为交流或直流无刷电动机，对于交流无刷电动机，可以采用电流、位置双闭环结构，这样系统频带更宽，响应更快。当然，如果希望系统有更大的伺服刚度，还可以采用电流、速度、位置三闭环。

 

　近代控制技术在机器人中的应用展望
   　 机器人的工作速度和精度越来越高，特别是直接驱动型机器人和带有柔性臂机器人的出现，促使各国学者把现代控制理论应用到机器人控制领域，以解决高度非线性及强耦合系统的控制问题。这些控制技术包括最优控制、解耦控制、自适应控制、变结构滑模控制及神经元网络控制等。
  　  但由于机器人控制所处理的对象的质量、摩擦力等参数变动大，重复性小，并无法准确知道，实践证明，最优控制和解耦控制往往不能保证机器人控制的最佳特性，显得效果不十分明显。但自适应控制、变结构滑模控制及神经元网络控制有适应系统变化能力，尤其是后两种方法，在本质上可以实现非线性控制，因此发展迅速，很有前途。
    目前，在上述领域里的研究工作十分活跃，已取得不少可喜的成果，并逐渐走向实用阶段，为开发新一代机器人控制器奠定了丰富的理论基础。