前言

近兩年，中國人形機器人產業進入快速發展階段。從特斯拉 Optimus 到國內眾多創新企業，人形機器人正逐漸從實驗室走向工業制造、服務機器人、醫療康復等更多應用場景。

但在炫目的機械結構與AI算法之外，有一個關鍵問題常常被忽略：機器人如何精準地“動起來”？這背后的核心技術就是機器人運動學（Robot Kinematics）控制。

在機器人系統中，運動學用于描述機械結構之間的空間關系，并計算機械臂或關節的姿態與位置變化。通過數學模型和控制算法，機器人能夠根據關節角度或執行器運動，實現精準的位置控制和軌跡規劃。

隨著機器人應用的復雜度不斷提升，傳統標準機器人方案已經難以滿足需求，越來越多企業開始探索任務專用機器人運動學結構（Task-specific Kinematics）。

一

為什么企業選擇“定制機器人運動學”

在傳統工業自動化中，很多設備制造商依賴標準工業機器人。但隨著競爭加劇，這種模式逐漸暴露出問題：產品同質化嚴重，難以體現設備差異化優勢，也難以向客戶清晰傳遞產品的核心優勢。

因此，越來越多設備制造商開始轉向定制化機器人運動結構。通過根據應用需求設計專用運動結構（Robot Kinematics），企業可以：

優化機械結構設計

提升設備效率與精度

降低系統復雜度

實現更高的應用適配性

雖然前期開發成本更高，但長期來看，這種方式可以帶來更高的產品競爭力以及更快的交付能力。

目前，這種技術不僅應用于工業自動化，還正在進入醫療機器人、服務機器人、老年護理機器人、航天機器人，甚至在人形機器人領域，也越來越依賴復雜運動學建模。

二

機器人控制的核心：統一控制平臺

在機器人系統中，真正的挑戰不僅在機械結構，還在控制系統架構。一個成熟的機器人控制平臺需要同時完成：

PLC控制

運動控制

CNC功能

機器人運動學計算

多軸同步控制

安全控制

這對控制器性能和軟件架構提出了極高要求。例如，基于CODESYS的開放自動化平臺，可以實現PLC、運動控制和機器人控制的統一架構。

在這一架構下，控制系統可以直接實現：

機器人運動學變換

多坐標系位置計算

軌跡規劃與插補

機器人功能模塊調用

從而將PLC控制器升級為完整的機器人運動控制系統。

三

一套控制系統，完成機器人全部控制

通過集成機器人運動控制軟件模塊，控制系統可以直接支持：

01

機器人運動規劃

支持PTP點到點運動，CP連續軌跡運動；同時能夠計算不同坐標系之間的轉換關系，實現復雜路徑控制。

02

多軸機器人控制

系統可以對多軸伺服系統進行統一控制，并支持主流工業通信協議，例如EtherCAT、CANopen等，這些協議可實現伺服驅動與機器人軸系統的實時控制。

03

機器人仿真與調試

通過可視化工具，工程師可以進行：3D仿真、運動測試、虛擬調試以及系統優化。在設備上線前即可完成大部分調試工作，大幅縮短設備交付周期。

04

功能安全

在機器人系統中，安全控制同樣至關重要?？刂葡到y可以結合安全PLC與安全I/O模塊，實現：

SafeMotion

軸安全監控

TCP（工具中心點）安全監控

確保設備滿足工業安全標準。

四

人形機器人時代，控制系統正在重新定義

在人形機器人時代，機器人系統的復雜度正在快速提升：更多自由度關節、更復雜運動學結構、更高實時控制要求、更高安全等級。

這意味著未來的機器人控制系統必須具備：

開放架構

高性能實時控制

多軸運動控制能力

機器人運動學算法支持

只有這樣，才能真正支撐下一代機器人應用。

五

Berghof-面向機器人與智能裝備的控制方案

作為德國領先的自動化控制技術企業，宏集Berghof Automation已在工業控制領域深耕超過40年，致力于為復雜自動化系統提供高性能控制解決方案。

宏集Berghof控制系統具備以下特點：

基于Linux的高性能控制平臺

支持CODESYS開放自動化環境

PLC + Motion + CNC + Robotics一體化

多軸機器人控制能力

支持EtherCAT、CANopen等主流工業總線

SoftMotion CNC + 機器人（Berghof Option S301）

-機器人運動學控制概念示例

通過SoftMotion CNC + Robotics功能模塊，系統可以直接實現機器人運動學控制、多軸協調控制、軌跡規劃以及復雜機器人結構控制。

這套系統非常適用于機器人控制系統、智能裝備、自動化生產線和柔性制造系統。

結語

在人形機器人與智能裝備快速發展的今天，機器人技術的競爭已經不僅僅是硬件結構或AI算法的競爭。真正的核心能力，正在轉向機器人控制與運動學系統。

誰能更好地控制機器人，誰就能在未來的自動化時代占據主動。而開放、高性能、可擴展的自動化控制平臺，正是這場技術革命的關鍵基礎。

線上研討會預告

3月24號，宏集將聯合虹科多部門舉辦線上研討會《具身智能多維度測試解決方案研討會》，從機器人運動控制、執行器性能測試、環境與可靠性測試等多個角度，分享具身智能系統測試與驗證的實踐經驗與解決方案。

如果您正在從事人形機器人、服務機器人或智能裝備研發，歡迎關注并參與本次線上研討會，一起探討具身智能技術落地的關鍵挑戰與工程實踐！