隨著微電子技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，各種功能越來越強(qiáng)大的新型可編程邏輯器件不斷涌現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制功能的機(jī)械手控制器變得越來越多。從硬件實(shí)現(xiàn)的角度分析，運(yùn)動(dòng)控制器的硬件可以按照機(jī)械手控制系統(tǒng)核心器件的組成和數(shù)據(jù)的傳遞形式進(jìn)行分類。

按照機(jī)械手控制器核心器件的組成分類：

1)基于微處理器(MCU)的技術(shù)

以8位或16位的MCU單片機(jī)技術(shù)為核心，如MCS-51. MCS-96等，再配以存儲(chǔ)器電路、編碼器信號(hào)處理電路及D/A、A/D電路。這類電路設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是：整體方案比較簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單的控制算法，具有一定的靈活性，能提供簡(jiǎn)單的人機(jī)界面管理。隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，雖然MCU本身的處理速度和運(yùn)算能力都有 大幅度的提升，使由新型器件制造的運(yùn)動(dòng)控制器的性能會(huì)大幅度提升，但是就目前技術(shù)水平來看，基于MCU技術(shù)的運(yùn)動(dòng)控制器主要目標(biāo)對(duì)象還是簡(jiǎn)易型運(yùn)動(dòng)控制對(duì)象。圖 2-27所示的MCU運(yùn)動(dòng)控制器就是一個(gè)基于MCU技術(shù)的電機(jī)控制系統(tǒng)。由圖可以看出，控制系統(tǒng)十分簡(jiǎn)單，主要由PICMCU、變頻組件Inverter、電機(jī)和反饋單元構(gòu)成。其基本工作原睡:由MCU控制驅(qū)動(dòng)單元中的變頻組件，使之輸出驅(qū)動(dòng)電壓和頻率控制一臺(tái)三相異步交流電機(jī)。電機(jī)輸出結(jié)果誦過反饋單元送到控制器，使控制器隨時(shí)掌握電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。反饋包括電流反饋與位置反饋，控制算法采用PID ,磁場(chǎng)定向控制。

3）基于PC的技術(shù)

由于PC發(fā)展迅速，技術(shù)成熟，軟件資源豐富，因此充分利用PC資源，并將其功能集成到運(yùn)動(dòng)控制器中，已成為世界各國發(fā)展研究的重點(diǎn)。具體來說，PC NC就是在PC 硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用公共軟件和硬件板卡，按照運(yùn)動(dòng)控制器的要求， 構(gòu)造出運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。由于PC總線是一種開放性的總線，PC系統(tǒng)的硬件體系結(jié)構(gòu)具有開放性、模塊化、可嵌入的特點(diǎn)，為廣大用戶通過開發(fā)應(yīng)用軟件給數(shù)控系統(tǒng)追加功能和實(shí)現(xiàn)功能個(gè)性化提供了保證。PC運(yùn)動(dòng)控制器的缺點(diǎn)是與專用機(jī)械手控制系統(tǒng)相比實(shí)時(shí) 性會(huì)差，可靠性也不如專用運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)高，對(duì)實(shí)際編程者的水平要求較高，尤其是要利用PC進(jìn)行高性能運(yùn)動(dòng)控制算法開發(fā)，經(jīng)驗(yàn)變得十分重要，而且驗(yàn)證平臺(tái)本身的成 本也不低，故基于PC的運(yùn)動(dòng)控制器系統(tǒng)比較適合于中高檔、多用途的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)象。

4)基于DSP的技術(shù)

20世紀(jì)90年代以來，隨著微電子技術(shù)水平的快速提升，數(shù)字信號(hào)處理(DSP)芯 片因其高速運(yùn)算能力而被越來越廣泛地用于運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中。DSP芯片使復(fù)雜算法的 實(shí)時(shí)性得到有效保證，因此DSP在運(yùn)動(dòng)控制器中得以應(yīng)用。目前，主流的一些機(jī)械手控制器都采用DSP技術(shù)。比如市場(chǎng)上各大品牌的不同類型的機(jī)械手控制器。

PMAC是多軸控制器，可以提供運(yùn)動(dòng)控制、離散控制、控制器內(nèi)部事物處理、同主機(jī)的交互等數(shù)控的基本功能。PMAC內(nèi)部使用了一片Motorola公司的DSP56001芯 片，它的速度、分辨率、帶寬等指標(biāo)遠(yuǎn)優(yōu)于一般的控制器。PMAC是開放的運(yùn)動(dòng)控制器。

PMAC與各種產(chǎn)品的匹配性能如下。

(1) 與不同伺服系統(tǒng)的連接。伺服接口有模擬式和數(shù)字式兩種，能連接模擬、數(shù)字伺服驅(qū)動(dòng)器。

(2) 與不同檢測(cè)元件的連接。如與測(cè)速發(fā)電機(jī)、光電編碼器、光柵、旋轉(zhuǎn)變壓器等進(jìn)行連接。

(3) PLC功能的實(shí)現(xiàn)。內(nèi)裝軟件化的PLC,可擴(kuò)展到2048個(gè)I/O口。

(4) 界面功能的實(shí)現(xiàn)。按用戶的需求定制。

(5) 與IPC的通信。PMAC提供了三種通信手段——串行方式、并行方式和雙口 RAM方式。采用雙口RAM方式可使PMAC與IPC進(jìn)行高速通信，串行方式能使PMAC 脫機(jī)運(yùn)行。

(6) CNC系統(tǒng)的配置。PMAC以計(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)插卡的形式與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)共同構(gòu)成 CNC系統(tǒng)，它可以通過PC-XT&AT、VME、STD32或PCI總線形式與計(jì)算機(jī)相連。

5)基于可編程邏輯控制器的技術(shù)

在可編程邏輯控制器上實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制器的算法和電路，可以提高系統(tǒng)的集成度和 性能，具有很大的靈活性。但整個(gè)系統(tǒng)需要大量的邏輯單元，編程難度大，價(jià)格昂貴。所以，這種方式的實(shí)現(xiàn)也只有在一些功能較簡(jiǎn)單、快速性要求較高的場(chǎng)合。 SOPC (System-On-a-Programmable-Chip)技術(shù)的出現(xiàn)，給這種方式提供了新的思路。SOPC是一種特殊的嵌入式處理器系統(tǒng)，它可以包含至少一個(gè)嵌入式內(nèi)核，具有靈活的設(shè)計(jì)方式，可裁減、擴(kuò)充、升級(jí)，并具備軟硬件可編程的功能。SOPC芯片 在應(yīng)用的靈活性和價(jià)格上有極大的優(yōu)勢(shì)，是將來運(yùn)動(dòng)控制器的發(fā)展方向之一。