什么是机器人控制系统

有关机器人控制系统更专业的定义和功能介绍，可以参考下一篇文章，这里我们使用类比的方式，参考计算机行业的分层形式来介绍机器人控制系统的范围，见下图：

如同计算机的操作系统一样，机器人控制系统在整个工业机器人产业中，扮演了最基础的软件平台的角色。

当你购买了一台工业机器人后，通过编程的调用其控制系统自带的基本功能可以满足很多场合的需求。如果自带的功能满足不了要求，那么可以选装某些特定行业的应用软件包，譬如打磨、力控、分拣、焊接、喷涂等。这就好比简单的图像处理,我们可以使用Window自带的画图软件甚至PowerPoint来实现，但是如果要求更高，那么可以安装像Photoshop这样的独立应用软件。

控制系统提供平台，应用软件在平台的基础上扩展应用范围，提升使用体验。

在工业机器人发展的历史进程中，有很多youxiu的细分应用软件公司，通过使用新的技术，研究新的工艺，在某个细分方向上成功拓展了机器人的应用范围。这些公司有的独立成长为了某个工艺领域的应用专家，利用与机器人厂家定制的专用机器人加自己独到的应用软件包在细分领域独领风骚，例如喷涂的DURR，焊接的CLOOS等；有的则成功被机器人整机厂商收购，其应用技术并入到机器人控制系统的框架中。 

机器人控制系统会统一吗？

很多刚接触工业机器人的投资人/媒体朋友都会问到同一个问题，机器人会不会出现类似Windows/Android那样的统一控制平台？

---在未来会出现统一的机器人控制系统，但是短期内不会，或者在驱动、电池、控制技术出现颠覆性创新之前不可能。

行业中出现统一的操作系统/控制系统需要同时具备以下几个条件：

数量庞大的设备基数或者说异常巨大的市场，譬如手机、电脑。只有巨量的市场才能提供足够的吸引力促使某个公司投入超级资源去研发适应全球全行业的基础控制系统。像机器人这种全球存量才200w台的设备还远远远远远没到这个市场规模。当然手机、电脑行业也是经过了很多年的多标准混战之后才发展到相对统一的水平，机器人行业有这个潜力。

硬件标准化程度高，功能需求可以简单描述。硬件功能需求（或者说物理交互功能）可以被简单的描述并标准化也是要求之一。仍然以电脑举例，功能需求可以描述为使用鼠标键盘输入，CPU处理加减乘除，显示器和音响输出，几乎所有的电脑应用都可以用这个物理交互模型来概括，基础硬件和软件功能都非常简洁。但是目前以及短期的未来，机器人行业仍处于针对不同需求开发不同形态/功能机器人的阶段，不同形态/构型/原理的机器人想使用标准的控制系统非常难，ROS就是一个例子，虽然科研应用广泛，但是只要是商业大批量出货的产品几乎没有人使用ROS。如果未来有具备完整实用性的类人机器人出现，那么有统一操作系统的可能性会非常大，因为对于人类来讲，物理交互的功能需求非常简单，有眼可以观察，有手可以操作，有腿可以行走，齐了，剩下人能完成的工作都是这三者的不同形式和程度的组合，那么操作系统只要负责把这三个基础工作做好，其余的行业研发力量可以集中在功能软件开发，不断增多的功能软件又可以助推平台的发展从而形成良性循环，人们可以利用这个基础的类型人机器人平台开发搬砖机器人、快递员机器人、女仆机器人、服务员机器人、理发师机器人等等等等。

软件和硬件门槛足够高，再加上有足够的市场号召力，缺一不可。平台性的东西好，大家都想做，技术门槛不高那就无法构成足够的护城河，有点技术的人都会挤进来捣乱；没有市场号召力，再好的东西没人跟你玩，也一样白搭。例如假设硬件技术门槛不高，那么相关整机厂商就会倾向于自己做零部件，关键零部件用了自己的就会倾向于上层软件也自己做，同样会影响到统一控制系统的推进。机器人所用的零部件目前看来，不存在能主导发展成平台的高门槛技术。在市场号召力方面，Windows能推广的好除了本身产品的革新外，最主要的原因在于DOS已经在操作系统市场占据了足够大的市场，而DOS成功则是借助了IBM PC的力量。现在机器人行业缺乏这样的一个巨头，可以在产品性能、功能、市场规模上对其他家有lingxian优势，大家水平可能有高有低，但是这点差距没有办法形成无法让任何一家脱颖而出，因此短期内也无法形成统一的软硬件平台。

工业机器人软硬件方案

机械臂控制器的发展较早，产品相对成熟，其实现方案见下表。国际一线品牌大多采用X86芯片，并采用实时操作系统构造底层软件。

机械臂的功能要求多，自由度多，而且对运动精度和响应速度的要求较高，比移动机器人一般要高1到2个数量级，因此控制器的计算量大、周期短。