《基于PLC的六自由度串联机器人控制系统设计》文献综述
1.引言
在工业高速发展的今天，工业机器人因为其灵活，精确，准确，自动化程度高等特点而被人所熟知[1]，被加以广泛的利用，其中，基于PLC的六自由度机器人的应用更为广泛。机器人按照关节的连接形式分为串联机器人和并联机器人两种，串联机器人结构简单，操作灵活，运动范围大，应用在诸多领域。森林火灾是当今世界发生面广、破坏性大、处置救助十分困难的自然灾害。森林火灾不仅烧毁林木，直接减少森林面积，而且严重破坏森林结构和森林环境，导致森林生态系统失去平衡，甚至威胁人民生命财产安全，影响社会稳定和国家安全。因此，在森林消防方面，机器人的作用正越来越大。森林消防机器人是一种特种机器人，在恶劣地形环境下进行灭火作业，对行走和清理作业都有约束。基于这种情况，一类不仅仅能灭火，还能够进行余火探测与清理的森林消防机器人将会应运而生，多关节的串联机器人就应用于余火的探测与清理作业。
2.研究的目的和意义
从世界范围来说，对于一般性森林火灾，可以预防和扑救，但对于特大森林火灾，扑救能力有限。即使像美国这样森林防火先进的国家，也是如此。然而，就是这些特大森林火灾，过火面积却占森林火灾总面积的95%，所以，预防和控制特大森林火灾是世界各国森林防火的重点，因此，研究开发实用的森林火灾余火探测与清理装备极其必要，是迫在眉睫的任务。工业机器人Iudustrial Robot简称IR是广泛适用的、能够自主动作、多轴联动的机械设备。它是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备[3]。而在机器人快速发展的情况下，如何更好的控制机器人便成了关键的环节。由于可靠性高 、抗干扰能力好、接口功能强 、使用方便等优点, PLC 在工业机器人控制领域中得到了广泛应用[4]。运用PLC控制的六自由度机器人，可以快速准确的发现余火并实现清理，为森林安全提供保障。利用光电传感器避开障碍物，通过远红外传感器进行火焰探测，可以扑灭火灾。将粒子群优化算法引入到软件设计中，提高了消防机器人的灵敏度，具有结构简单、控制方便等优点[5]。课题的研究目的是为森林火灾余火探测与清理机器人提供清理作业机器人，而控制系统是其关键部分，课题研究对森林火灾余火探测与清理机器人的研发具有一定的实际意义和研究价值。
3 .国内外研究现状
3.1国外研究现状
目前，世界森林资源日益减少，而森林火灾日益严重，因此，预防和控制森林火灾仍是世界各国今后一定时期内普遍关注的问题。世界一些国家，特别是工业发达国家，通过采用先进的工业防火技术，一定程度上预防和控制森林火灾，减少了森林火灾的危害，而其中森林防火机器人运用的较为广泛。1954年，美国G.C.Devol发表了《通用重复性机器人》专利论文第一次提出了“工业机器人”和“示教再现”的概念。1959年由美国Unimation公司推出了世界第一台工业机器人。从此机器人技术及其产品飞速发展已成为柔性制造系统FMS、自动化工厂FA、计算机集成制造系统CIMS的自动化工具[3]。在机械自动化领域，智能工业机器人技术是机器人研究领域的一个重要分支，它一直是世界机器人研究的热点，并被应用到当今工业中，尤其是PLC控制下的机器人。机器人实验平台的PLC和电机控制技术，使其更加完美运行更精确，合理。同时，对人机界面进行状态监控，保证系统的正常运行。PLC改进的控制方法对提高工作效率，尤其在现场控制，都展现出了其独特的优点[6]。美国是机器人的诞生地，发展时间比较早，因此机器人技术很全面，处于世界领先水平。日本的机器人产业得到发展的主要原因是工业机器人在以汽车、电子、电动机等行业为代表的制造业中得到了广泛应用。目前日本的工业机器人产业已经相当成熟，现有行业中设备的更新换代在其市场中占有很大比例[7]。德国工业机器人的总数位列世界第三位，仅次于美国和日本，其工业机器人的研究和应用也处于世界前列。由于上述国家工业机器人技术先进，因此这些国家的森林防火机器人应用的较为广泛，技术比较成熟，处于世界领先地位。
3.2 国内发展现状
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