數(shù)控木工雕刻機(jī)的雕銑機(jī)器人的控制系統(tǒng)是一個(gè)多變量非線性、強(qiáng)耦合的控制系統(tǒng)，其動力學(xué)方程的建立與計(jì)算需要花費(fèi)大量的時(shí)間，這使得機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制變得較為困難，為了提高機(jī)器人控制系統(tǒng)的運(yùn)行速度和處理能力，對該系統(tǒng)采用分層遞階智能控制模式。如圖1所示：

圖1  數(shù)控木工雕刻機(jī)機(jī)器人控制系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)框圖

　　數(shù)控木工雕刻機(jī)的雕銑機(jī)器人的高層控制采用高性能的微型計(jì)算機(jī)Pentium586實(shí)現(xiàn)，主要任務(wù)有兩個(gè)：一是負(fù)責(zé)系統(tǒng)初始化、人機(jī)交互、系統(tǒng)診斷和錯(cuò)誤報(bào)告、組織管理，完成機(jī)器人的路徑規(guī)劃，并將機(jī)器人末端執(zhí)行器笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為關(guān)節(jié)坐標(biāo)，向各關(guān)節(jié)控制器（單片機(jī)）發(fā)出控制指令，并將運(yùn)算出的各關(guān)節(jié)運(yùn)動信息數(shù)據(jù)送到公用RAM中，同時(shí)接收各關(guān)節(jié)控制器（單片機(jī)）返回的反饋數(shù)據(jù)為下一步控制提供依據(jù)，這是普通機(jī)器人所共有的；二是完成雕刻圖像或圖形的模式識別，提取雕刻風(fēng)格和特征，這是數(shù)控木工雕刻機(jī)雕銑機(jī)器人所特有的。各關(guān)節(jié)的伺服控制選用8098單片機(jī)，該級單片機(jī)主要完成接收主機(jī)發(fā)給的位置運(yùn)動控制指令，完成關(guān)節(jié)的軌跡插補(bǔ)，負(fù)責(zé)數(shù)控木工雕刻機(jī)的雕銑機(jī)器人具體運(yùn)動的動作的實(shí)施，并接收關(guān)節(jié)運(yùn)動數(shù)據(jù)，對關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。5塊單片機(jī)控制器的硬件結(jié)構(gòu)完全一樣，可以實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)的通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，增加系統(tǒng)內(nèi)部的可互換性，并且可以實(shí)現(xiàn)在某種程度上的冗余，提高系統(tǒng)的可靠性主機(jī)與五片單片機(jī)之間，通過公用RAM來互通數(shù)據(jù)和控制命令。數(shù)控木工雕刻機(jī)的雕銑機(jī)器人的控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中設(shè)置截流保護(hù)電路和延時(shí)保護(hù)電路是為了提高系統(tǒng)工作的可靠性。

圖2  數(shù)控木工雕刻機(jī)機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖