【正文】 .................................................. 8 UPDebugger 多功能調試器 .................................................................................... 8 第 3 章 主從機械手的軟件介紹 .......................................................................................... 10 NorthSTAR 軟件 ..................................................................................................... 10 NorthSTAR 包括以下三個部分的功能 ....................................................... 10 NorthSTAR 的工程界面如圖 31 ................................................................ 10 舵機調試軟件 RobotSevo_Terminal ...................................................................... 11 第 4 章 主從機械手的搭建 .................................................................................................. 12 舵機組裝 ................................................................................................................ 12 機械臂拼接 ............................................................................................................ 12 主從機械手 機械手搭建完成如圖 ............................................................................................. 13 第 5 章 主從機械手的軟件設計 .......................................................................................... 14 RobotSevo_Terminal 軟件的設計 ........................................................................... 14 主從機械手的流程圖 ............................................................................................. 15 NorthSTAR 軟件的設計及編程 .............................................................................. 17 結 論 .............................................................................................................................. 18 參 考 文 獻 ......................................................................................................................... 19 致 謝 .............................................................................................................................. 20 附錄 ： NorthSTAR 程序代碼 ............................................................................................... 21 主從機械手 1 第 1章 緒論 機器人的概述 在現(xiàn)代工業(yè)中，生產過程的機械化、自動化已成為突出的主題?；さ冗B續(xù)性生產過程的自動化已基本得到解決。但在機械工業(yè)中，加工、裝配等生產是不連續(xù)的。專用機床是大批量生產自動化的有效辦法；程控機床、數(shù)控機床、加工中心等自動化機械是有效地解決多品種小批量生產自動化的重要辦法。但除切削加工本身外，還有大量的裝卸、搬運、裝配等作業(yè)，有待于進一步實現(xiàn)機械化。機器人的出現(xiàn)并得到應用，為這些作業(yè)的機械化 奠定了良好的基礎。 “工業(yè)機器人” （ Industrial Robot） ：多數(shù)是指程序可變（編）的獨立的自動抓取、搬運工件、操作工具的裝置（國內稱作工業(yè)機器人或通用機器人）。 機器人是一種具有人體上肢的部分功能，工作程序固定的自動化裝置。機器人具有結構簡單、成本低廉、維修容易的優(yōu)勢，但功能較少，適應性較差。目前我國常把具有上述特點的機器人稱為專用機器人，而把工業(yè)機械人稱為通用機器人。 簡而言之，機器人就是用機器代替人手，把工件由某個地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操縱工件進行加工。 機器人一般分為三類 。第一類是不需要人工操作的通用機器人，也即本文所研究的對象。它是一種獨立的、不附屬于某一主機的裝置，可以根據任務的需要編制程序，以完成各項規(guī)定操作。它是除具備普通機械的物理性能之外，還具備通用機械、記憶智能的三元機械。第二類是需要人工操作的，稱為操作機 （ Manipulator） 。它起源于原子、軍事工業(yè)，先是通過操作機來完成特定的作業(yè)，后來發(fā)展到用無線電訊號操作機器人來進行探測月球等。工業(yè)中采用的鍛造操作機也屬于這一范疇。第三類是專業(yè)機器人，主要附屬于自動機床或自動生產線上，用以解決機床上下料和工件傳送。這種 機器人在國外通常被稱之為“ Mechanical Hand”，它是為主機服務的，由主機驅動。除少數(shù)外，工作程序一般是固定的，因此是專用的。 要機器人像人一樣拿取東西，最簡單的基本條件是要有一套類似于指、腕、臂、關節(jié)等部分組成的抓取和移動機構 —— 執(zhí)行機構；像 肌肉那樣 使手臂運動的驅動－傳動系 主從機械手 2 統(tǒng)；像大腦那樣指揮手動作的控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的性能就決定了機器人的性能。一般而言，機器人通常就是由執(zhí)行機構、驅動－傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)這三部分組成，如圖 11 所示。 執(zhí) 行 機 構機器人控 制 系 統(tǒng)驅 動 傳 動 系 統(tǒng)手 部腕 部臂 部腰 部基 座 部 （ 固 定 或 移 動 ）電 、 液 或 氣 驅 動 裝 置單 關 節(jié) 伺 服 控 制 器關 節(jié) 協(xié) 調 及 其 它 信 息 交 換計 算 機 圖 11 機器人的一般組成 對于現(xiàn)代智能機器人而言，還具有智能系統(tǒng)，主要是感覺裝置、視覺裝置和語言識別裝置等。目前研究主要集中在賦予機器人“眼睛”，使它能識別物體和躲避障礙物，以及機器人的觸覺裝置。機器人的這些組成部分并不是各自獨立的，或者說并不是簡單的疊加在一起，從而構成一個機器人的。要實現(xiàn)機器人所期望實現(xiàn)的功能，機器人的各部分之間必然還存在著相互關聯(lián)、相互影響和相互制約。它們之間的相互關系如圖 12 所示。 機器人的機械系統(tǒng)主要由執(zhí)行機構和驅動－傳動系統(tǒng)組成。執(zhí)行機構是機器人賴以完成工作任務的實體，通 常由連桿和關節(jié)組成，由驅動－傳動系統(tǒng)提供動力，按控制系統(tǒng)的要求完成工作任務。驅動－傳動系統(tǒng)主要包括驅動機構和傳動系統(tǒng)。驅動機構提供機器人各關節(jié)所需要的動力，傳動系統(tǒng)則將驅動力轉換為滿足機器人各關節(jié)力矩和運動所要求的驅動力或力矩。有的文獻則把機器人分為機械系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三大部分。其中的機械系統(tǒng)又叫操作機 (Manipulator)，相當于本文中的執(zhí)行機構部分。 主從機械手 3 位 形 檢 測控 制 系 統(tǒng) （ 二 ）驅 動傳 動裝 置執(zhí) 行機 構工 作 對 象智 能 系 統(tǒng)控 制 系 統(tǒng) （ 一 ） 圖 12 機器人各組成部分之間的關系 機械手 的歷史、現(xiàn)狀 機械手是在早期就有的古機器人基礎上發(fā)展起來的，我國古代的機關人制造者是最早研究有關機械手、關節(jié)活動等問題的 .現(xiàn)代機械手的研究始于 20 世紀中期，隨著計算機和自動化技術的發(fā)展，特別是 1946 年第一臺數(shù)字電子計算機問世，計算機取得了驚人的進步，向高速度、大容量、低價格的方向發(fā)展。同時，大批量生產的迫切需求推動了自動化技術的進展，又為機器人的開發(fā)奠定了基礎。另一方面，核能技術的研究要求某些操作機械代替人處理放射性物質。在這一需求背景下，美國于 1947 年開發(fā)了遙控機械手， 1948 年又開發(fā)了機械式 的主從機械手。 機械手配件最先從美國開始研制。 1954 年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機器人的概念，并申請了專利。該專利的要點是借助伺服技術控制機器人的關節(jié)，利用人手對機器人進行動作示教，機器人能實現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn)。這就是所謂的示教再現(xiàn)機器人?，F(xiàn)有的機器人差不多都采用這種控制方式。 1958 年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機械手鉚接機器人。作為機器人產品最早的實用機型（示教再現(xiàn)）是 1962 年美國 AMF 公司推出的“ VERSTRAN”和 UNIMATION 公司推出的“ UNIMATE”。這些工業(yè)機器