然而傳統封閉式機器人控制器因其擴展性差、開放性差、容錯性差、軟件獨立性差的缺點而不能滿足日益復雜的生產需求，鑒于此，工業機器人控制系統正朝著開放式方向發展。

　　據悉，開放式控制系統的概念在 80 年代就已出現，而有關開放式控制系統的研究與開發已經成為工業控制領域一個熱點話題。

　　開放式控制系統顯著特點是模塊化、可擴展和可重構。開放式機器人控制器軟硬件系統都是開放的，更能適應工業場合對于機器人的各種不同需求，這樣不僅增強了機器人控制系統的通用性，而且系統可以提供接口向控制器植入先進的控制技術，更有利于用戶對機器人的使用和維護。尤其是在伺服驅動系統和傳感器融合技術日益發展的背景下，用戶可以根據自己的需求擴展系統，增加功能模塊。

　　那么在開放式控制系統的研發上面，國內外機器人企業進展如何？開放式控制系統的發展趨勢如何？我們先對比一下國內外幾款主流的機器人開放式控制系統。

　　ABB: 機器人IRC5控制器

　　ABB機器人IRC5控制器（靈活型控制器）由一個控制模塊和一個驅動模塊組成，可選增一個過程模塊以容納定制設備和接口，如點焊、弧焊和膠合等。配備這三種模塊的靈活型控制器完全有能力控制一臺6軸機器人外加伺服驅動工件定位器及類似設備。

　　完善的通信功能是ABB機器人控制系統的特點。其IRC5控制器的PCI擴展槽中可以安裝幾乎任何常見類型的現場總線板卡，包括滿足ODVA標準可使用眾多第三方裝置的單信道DeviceNet，支持最高速率為12Mbps的雙信道ProfibusDP以及可使用銅線和光纖接口的雙信道Interbus。

　　IRC5控制模塊自帶主計算機，能夠執行高級控制算法，為多達36個伺服軸進行MultiMove路徑計算，并且可指揮四個驅動模塊。控制模塊采用開放式系統架構，配備基于商用Intel主板和處理器的工業PC機以及PCI總線。由于采用標準組件，用戶不必擔心設備淘汰問題，隨著計算機處理技術的進步能隨時進行設備升級。

　　KUKA：新型KUKAsmartPAD機器人控制系統

　　新型KUKAsmartPAD在超大高清無反射觸摸屏上以最佳的效果顯示出如何直觀地操控機器人。庫卡smartPAD重量僅有1公斤，不僅能夠提供久經考驗的操作控制元件，如6D鼠標，還能夠為用戶提供一系列全新的、人性化的功能，如配置了USB端口，從而方便用戶直接在控制面板上存儲和裝載數據。總的來說，smartPAD使用8.4寸超大、高清、防反射、操控鍵少的觸摸屏。運動操作鍵和以前的相比，該操作面板可以方便地控制八軸，而無需來回切換。

　　KUKA機器人控制軟件運行于XP+VxWorks平臺，既可以提供良好的人機交互界面，又能提供精確的實時控制。KUKA.WorkVisual軟件架構的模塊化結構把一個項目的所有步驟融合到同源的軟件環境中，它可被同時用作工作單元配置的規劃工具和通用編程環境。從規劃到編程，再到優化，WorkVisual通過為所有的工具配置統一的外觀而簡化了所有的自動化任務。

　　KEBA：KeMotionr5000系列控制器

　　KEBA機器人控制系統通過VxWorks平臺或者+RTX實時擴展平臺保證軟件運行環境的實時性，通過運動規劃和運動控制單元可以實現對總線式伺服驅動器的控制，從而達到對機器人的精確控制。

　　KeMotionr5000系列控制器是一套完整的面向多軸運動控制系統軟硬件模塊化控制器。硬件包括KeMotion控制器，以及各種外圍模塊組成，它們通過以太網或總線的形式與控制器連接，實現面向各種應用的搭配。控制系統軟件的核心部分是運行在控制器硬件平臺（x86嵌入式微處理器）上一整套軟件。

　　VxWorks中運行了兩套軟件，分別是RobotControl和SoftPLC，它們組合在一起構成了控制系統軟件的核心。其中RobotControl是負責機器人的運動控制，包括機器人的軌跡規劃和插補操作，而SoftPLC則負責外圍信號采樣、邏輯控制等功能。并且，KEBA工業自動化針對客戶的不同需求為機械及機器人控制系統提供快速有效的模塊化的解決方案。

　　新松機器人：SIASUN-GRC機器人控制器

　　新松機器人SIASUN-GRC機器人控制器器采用32位計算機全數字控制，整個系統采用開放式和模塊化結構。在硬件上，采用全新設計的計算機控制系統、控制柜和編程示教盒。在軟件上，采用軟件工程的思想，實現以功能鍵驅動的全菜單操作的漢字機器人操作系統。

　　主計算機采用工業級486DX4-100微型單板計算機，具有可靠性高，運算速度快等特點。可適用于不同的機器人本體、機器人軸數和應用背景，具有較大的靈活性；實現機器人和多個變位機的協調運動，改善了圓弧的插補精度，內嵌PLC功能；并且SIASUN-GRC機器人控制器為通用機器人控制器，完全可以應用于其他的場合。

　　英威騰：八軸機器人控制系統

　　英威騰智控最新研發的運動控制平臺采用了實時內核RT-Linux多任務操作系統，配備專用的運動控制FPGA芯片，可兼容Ethernet ，RS485， RS232 ，USB外圍通信接口，并且內置運動控制庫+機器人控制庫。而基于此運動控制平臺，英威騰智控研發了八軸機器人控制系統，可實現八軸聯動。

　　另外，此機器人系統可支持中英文界面切換，操作簡便，編程語言簡易，能夠實現穩定的高速，高精運動控制。適用于焊接、噴涂、碼垛等工藝，并且可以針對機器人實現定制化。

　　英威騰智控的機器人控制系統可支持直角坐標機械手（3-8軸）、SCARA 4軸機器人、SCARA 5軸機器人、并聯機器人、4軸碼垛關節機器人、4軸碼垛連桿機器人、標準6關節機器人、定制化機器人等超過12種機器人類型。

　　固高：開放式、可重組機器人控制器

　　固高開放式、可重組機器人控制器系列控制器支持脈沖、模擬量，EtherCAT，MII，MIII總線通訊方式；而在相配套的零部件上面，支持20多種品牌伺服系統，客戶可以自由選擇；并且系統支持二次開發，可由客戶自行開發機器人工藝軟件模塊。

　　目前，該控制器系統可以運用到空間串聯六關節機器人、SCARA、DELTA2，DELTA3、Tripod、噴涂專用S形手腕、非標準空間串聯六關節、Gantry、Steward等機器人模型。

　　并且，該控制器支持現成的多工藝模塊，具備快速機器人標定系統，提供簡易機器人標定方式，支持全自動一鍵標定；并且自有知識產權標定算法，可對DH模型、減速比、零點偏差，TCP進行標定，還原系統精度。

　　研華：R8800 EtherCat六關節機器人控制器

　　研華R8800 EtherCat六關節機器人控制器是一款基于EtherCat數字通訊控制伺服驅動器與I/O模塊的機器人控制器；相比較之前的產品，這款控制器提高了抗噪聲干擾的能力，并且由專利機構設計，具有耐摔、防水的性能。

　　該系統采用實時Linux操作系統，經過詳細的調校測試，掌握系統運行的所有細節，并將十余年來歷經的實務需求，轉化為彈性靈活的軟件架構，兼顧核心功能的穩定性與實時性。同時提供開放式的人機編輯，方便性與擴充彈性，充份滿足各式產業的業務需求。獲得了客戶的一致認可和好評。

　　值得一提的是，R8800 EtherCat六關節機器人控制器內建六關節機器人算法，在示教模式上，采用彈性程序編輯，并且自帶脫機編程與學習軟件。

　　通過對比國內外控制系統品牌技術創新，我們可以總結出開放式控制系統以下幾個創新發展趨勢。

　　高精度和高速度

　　客戶對于機器人精度和速度的高要求自然會體現在控制系統上，而控制系統性能也決定機器人的運行軌跡的精度和速度。

　　當今的加工工藝對于主軸的轉速要求越來越高。主軸轉速的高低已經成為衡量運動控制器的指標，同時，它也是開發者的聚焦點。另外，對于控制系統的精度，在外圍設備中，涉及到重要的精度標定問題，也叫運動學標定。

　　多軸聯動

　　在加工復雜自由曲線以及型面時，為了提高輪廓的質量又要同時保證產品的制造效率，這在一定程度上對數控系統的多軸聯動能力有要求。

　　如今，多軸聯動控制器逐漸成為國內外企業核心攻克技術之一，目前國內外控制器最多能實現八軸驅動。

　　網絡化

　　運動控制器的網絡化指的是依附于現有的通信和信息技術，通過運用現場總線或以太網等，把布置于不同位置的運動控制器通過網絡進行連接。

　　利用互聯，可以很方便地組建分布式運動控制系統并且對運動控制器進行多軸擴展，這樣，便可以實現構建功能更為強大、柔性更高的運動控制系統。目前不管是國外品牌還是國內品牌都能很好的實現控制系統的網絡化，但是在可擴展性上，國產機器人還有一些差距。

　　嵌入式架構

　　嵌入式的運動控制器的主要特點是硬件可裁剪性，即根據具體的應用需求便可以做有區別的定制，這樣便可以自如地控制開發的成本，使之具有廣泛適應性。

　　另外，利用軟硬件共同工作這一特性，可以實現嵌入式運動控制系統的高系統集成度。這樣一來，它便克服了計算機型運動控制器的大體積、高能耗等缺點。目前，嵌入式運動控制器慢慢成為主流，這使運動控制系統的體系結構發生了巨大變化。

　　開放式體系結構

　　在歐美、日本等國家中，開放式的運動控制器受到了格外的重視，其先后形成了幾個重要的開放式體系標準，例如美國的OMAC、 日本的OSEC以及歐盟的OCEAN。這些標準體系的形成無疑極大地提高了產品的兼容特性以及適應性，并且加速了行業的發展。

　　我們國家綜合地參考了世界先進的開放式體系的結構，并且自主提出了ONC（Open Numerical Control）這種開放式系統體系，正在逐步地完善該開放式的體系的層次模型。

　　模塊化

　　在開放式的結構下，機器人控制系統可以提供模塊化的解決方案，這也是工業機器人結構化和重構化發展趨勢的內在體現。

　　據悉，ABB機器人控制系統如需增加機器人的數量，只需為每臺新增機器人增裝一個驅動模塊，還可選擇安裝一個過程模塊，最多可控制四臺機器人在MultiMove模式下作業。各模塊間只需要兩根連接電纜，一根為安全信號傳輸電纜，另一根為以太網連接電纜，供模塊間通信使用，模塊連接簡單易行。

　　智能化

　　隨著著人工智能的理論的不斷發展和實際應用的不斷檢驗創新，模糊控制、神經網絡等優化算法已經被廣泛運用到運動控制系統，在對控制性能進行改善的同時，需要對系統自學習、自診斷以及容錯能力進行提升。

　　目前，國內外的生產各大運動控制的廠商已經把運動控制器的智能化水平作為一個新的技術點，正不斷深化其應用。

　　驅控一體化

　　在實際應用過程中，機器人控制系統往往會遇到各種各樣的問題，比如現場受到干擾，脈沖等，因此，驅控一體化應運而生。

　　驅控一體化能有效解決了伺服驅動和運動控制系統通過外部連接所造成的傳輸上的干擾和障礙，目前國外的主流機器人企業都是應用驅控一體設備，但是國產的驅控一體產品還處于研發的初級階段。