【正文】 （ 6） 通過進一步完善控制方式和控制結(jié)構(gòu)，可以將控制系統(tǒng)的軟件嵌入到嵌入 式系統(tǒng)上去。 2176。 （ 4） 控制軟件的設(shè)計 軟件是機器人的“大腦思維”，軟件的設(shè)計就是將人的意志賦予機器人的“大 腦”。 程序運行的時候，機器人各個關(guān)節(jié)同時運動，工作效率高；正在運行的那行程序，以高亮狀態(tài)顯示。 float Voltage2。 下圖為程序流程圖： 方法一驗證： 調(diào)用 OnT2Button()或 OnT3Button()函數(shù) 使電機電壓為 0，并采樣此時位置，將電位器輸出值存放在 fVoltage_former 中 考慮到大臂或小臂上升時的慣性， 循環(huán)采樣一直到采樣值 fVoltage=fVoltage_former 跳出循環(huán)，表示大臂或小臂已經(jīng)開始下落了 循環(huán)采樣一直到采樣值 fVoltage=fVoltage_former 跳出循環(huán)，表示大臂或小臂已經(jīng)制動在自所位置了 用方法一編寫的程序，調(diào)用 OnT2Button()或 OnT3Button()函數(shù)后，對于正在上升的臂可以實現(xiàn)很好的制動，而對于下降的臂則不可靠，有時候下降的臂停止下落后會反彈又向上運動。 實時顯示各個關(guān)節(jié)角及運動范圍控制 在 BOOL CRobotDlg::OnInitDialog()函數(shù)中， 設(shè)置定時 器 SetTimer(1, gwScanTime, NULL)， 然后在 void CRobotDlg::OnTimer(UINT nIDEvent)函數(shù)中， 通過調(diào)用 bool CRobotDlg::position_now(USHORT ka1_chan)，采樣電位器輸出電壓，通過前面的電位器標(biāo)定函數(shù)，換算出各個關(guān)節(jié)的角度，并顯示出來。 這里設(shè)定兩路電壓輸出： —— 供給伺服放大器運行， —— 保證電位計的正常工作。 本文采用的電位器是單圈的，也就是說各關(guān)節(jié)的運動角度小于 360186。 端子板的主要作用有兩個： ①．端子板是采集卡與每一個信號調(diào)理電路或驅(qū)動裝置之間的電器連接部件，給每一路輸入、輸出信號提供單獨的信號線和地線，使每一路通道可單 獨接通或斷開，系統(tǒng)檢修和排除故障時不必全部停止運行。 整機內(nèi)部結(jié)構(gòu)屬于工業(yè)加強型，具有較強的防震和抗干擾性能； 178。 基于 PC 機控制系統(tǒng)一般包括單 PC 控制模式， PC+PC 的控制模式， PC+分布式控制器的控制模式， PC+DSP 運動控制卡的控制模式， PC+數(shù)據(jù)采集卡的控制模式，由于基于采集卡的控制方式靈活，成本低廉，有利于本文設(shè)計中的廢物利用，在程序和算法上可以自主編制各類算法，適合本課題研究的需要。另外，由于各方面限制，不方便在原有機構(gòu)上添加機械制動器，所以只能通過軟件來實現(xiàn)肩關(guān)節(jié)和軸關(guān)節(jié)的電氣制動。 在機器人的驅(qū)動系統(tǒng)中常使用伺服電動機，伺服電機本身的特性決定了電磁制動器是不可缺少的部件。 本文所選用的電機都采用了電機和齒輪輪系一體化的設(shè)計，結(jié)構(gòu)緊湊，具有很強的帶負載能力，但是不能通過電機直接驅(qū)動各個連桿的運動。m 最大轉(zhuǎn)矩 功率 /質(zhì)量比大，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，密封問題較小 伺服電動機易于標(biāo)準(zhǔn)化，結(jié)構(gòu)性能好，噪聲低，電動機一般需配置減速裝置，除 DD電動機外，難以直接驅(qū)動，結(jié)構(gòu)緊湊，無密封問題 安全性 防爆性能較好，用液壓油作傳動介質(zhì)，在一定條件下有火災(zāi)危險 防爆性能好，高于1000kPa(10 個大氣壓 )時應(yīng)注意設(shè)備的抗壓性 設(shè)備自身無爆炸和火災(zāi)危險，直流有刷電動機換向時有火花，對環(huán)境的防爆性能較差 對環(huán)境的影響 液壓系統(tǒng)易漏油，對環(huán)境有污染 排氣時有噪聲 無 在工業(yè)機器人 適用于重載、低速驅(qū) 適用于中小負載驅(qū)動、 適用于中小負載、要求具 中應(yīng)用范圍 動，電液伺服系統(tǒng)適用于噴涂機器人、點焊機器人和托運機器人 精度要求較低的有限點位程序控制機器人，如沖壓機器人本體的氣動平衡及裝配機器人氣動夾具 有較 高的位置控制精度和軌跡控制精度、速度較高的機器人，如 AC伺服噴涂機器人、點焊機器人、弧焊機器人、裝配機器人等 成本 液壓元件成本較高 成本低 成本高 維修及使用 方便，但油液對環(huán)境溫度有一定要求 方便 較復(fù)雜 機器人驅(qū)動系統(tǒng)各有其優(yōu)缺點，通常對機器人的驅(qū)動系統(tǒng)的要求有： 1）．驅(qū)動系統(tǒng)的質(zhì)量盡可能要輕，單位質(zhì)量的輸出功率要高，效率也要高； 2）．反應(yīng)速度要快，即要求力矩質(zhì)量比和力矩轉(zhuǎn)動慣量比要大，能夠進行頻繁地起、制動，正、反轉(zhuǎn)切換； 3）．驅(qū)動盡可能靈活，位移偏差和速度偏差要?。? 4）．安全可靠； 5）．操作和維護方便； 6）．對環(huán)境無污染，噪聲要??； 7）．經(jīng)濟上合理，尤其要盡量減少占地面積。 圖 為采用虛擬樣機軟件 ADAMS 來分析所設(shè)計的機械手機構(gòu)的工作狀況。根據(jù)手 指開合的動作特點分為回轉(zhuǎn)型和平移形。它具有模仿人手動作的功能，并安裝于機器人手臂的前端。并采用專家系統(tǒng)進行問題求解、動作規(guī)劃，同時，越來越多的系統(tǒng)采用微機進行控制。就日本來說， 1967年，日本豐田織機公司 引進美國的“ Versatran” ,川崎重工公司引進“ Unimate”，并獲得迅速發(fā)展。這一時期，工業(yè)機器人在美國進入應(yīng)用階段，例如，美國通用汽車公司 1968 年訂購了 68 臺工業(yè)機器人； 1969 年該公司又自行研制出 SAM 新工業(yè)機器人，并用 21 組成電焊小汽車車身的焊接自動線；又如，美國克萊斯勒汽車公司 32 條沖壓自動線上的 448 臺 沖床都用工業(yè)機器人傳遞工件。研究人員為了提高機器人系統(tǒng)的性能和智能水平，要求機器人系統(tǒng)具有開放結(jié)構(gòu)和集成各種外部傳感器的能力。 目前，工業(yè)機器人主要用于裝卸、搬運、焊接、鑄鍛和熱處理等方面，無論數(shù)量、品種和性能方面還不能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。 目前工業(yè)機器人大部分還屬于第一代，主要依靠人工進行控制；控制方式則為開環(huán)式，沒有識別能力；改進的方向主要是降低成本和提高精度。驅(qū)動機構(gòu)提供機器人各關(guān)節(jié)所需要的動力，傳動系統(tǒng)則將驅(qū)動力轉(zhuǎn)換為滿足機器人各關(guān)節(jié)力矩和運動所要求的驅(qū)動力或力矩。 執(zhí) 行 機 構(gòu)機器人控 制 系 統(tǒng)驅(qū) 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(qū) 動 裝 置單 關(guān) 節(jié) 伺 服 控 制 器關(guān) 節(jié) 協(xié) 調(diào) 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。工業(yè)中采用的鍛造操作機也屬于這一范疇。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?；さ冗B續(xù)性生產(chǎn)過程的自動化已基本得到解決。 本文將設(shè)計一臺四自由度的工業(yè)機器人，用于給沖壓設(shè)備運送物料。 “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(nèi)稱作工業(yè)機器人或通用機器人）。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。 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(guān)節(jié)等部分組成的抓取和移動機構(gòu) —— 執(zhí)行機構(gòu)；像 肌肉那樣 使手臂運動的驅(qū)動－傳動系統(tǒng)；像大腦那樣指揮手動作的控制系統(tǒng)。 位 形 檢 測控 制 系 統(tǒng) （ 二 ）驅(qū) 動傳 動裝 置執(zhí) 行機 構(gòu)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(guān)系 機器人的機械系統(tǒng)主要由執(zhí)行機構(gòu)和驅(qū)動－傳動系統(tǒng)組成。它的結(jié)構(gòu)特點是機體上安裝一回轉(zhuǎn)長臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機 構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。它與電子計算機和電視設(shè)備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng) FMS(Flexible Manufacturing System) 和柔性制造單元 FMC(Flexible Manufacturing Cell) 中的重要一環(huán)。 隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和社會的進步，針對于上述各個領(lǐng)域的機器人系統(tǒng)的應(yīng)用和研究對系統(tǒng)本身也提出越來越多的要求。 19631966 年， 萬能自動化公司制造的工業(yè)機器人供用戶做工藝試驗。又如，萬能自動公司制成了由 25 臺機器人組成的汽車車輪生產(chǎn)自動線。目前我國已開始有計劃地從國外引進工業(yè)機器人技術(shù)，通過引進、仿制、改造、創(chuàng)新，工業(yè)機器人將會獲得快速的發(fā)展。 基座上面是接線盒子，所有電機的驅(qū)動信號和反饋信號都從中出入。 設(shè)計內(nèi)容： 1. 完成上料 手臂、 下料手臂 升降裝置、擺動裝置 、手爪夾緊裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并對主要零件進行設(shè)計計算及強度分析； 2. 完成上下料機械手機座的設(shè)計； 手指是直接與工件接觸的部件。 圖 中的黑線和藍線表示機構(gòu)運行的兩個極限位置。 機器人常用的驅(qū)動方式有液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動和電機驅(qū)動三種類型。m Ncm 9200rpm 在機器人機 構(gòu)中，學(xué)要使用制動器的情況如下： ① 特殊情況下的瞬間停止和需要采取安全措施 ② 停電時，防止運動部分下滑而破壞其他裝置。換言之，伺服電機是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，可將電能轉(zhuǎn)換為機械 能，同時也能通過其反過程來達到制動的目的。一般常用的控制系統(tǒng)硬件平臺應(yīng)滿足：硬件系統(tǒng)基于標(biāo)準(zhǔn)總線機構(gòu)，具有可伸縮性；硬件結(jié)構(gòu)具有必要的實時計算能力；硬件系統(tǒng)模塊化，便于添加或更改各種接口、傳感器和特殊計算機等；低成本。與普通個人計算機相比工業(yè)控制 PC 機有以下優(yōu)點： 178。在伺服控制器前面，有 5 個旋鈕調(diào)節(jié)器涌來調(diào)節(jié)電機的五個參數(shù)，下邊有 10 個 DIP 開關(guān)，用來選擇控制器工作狀態(tài)。 電位器及其標(biāo)定 電位器是一種可調(diào)電阻，也是電子電路中用途最廣泛的元器件之一。 下面即是對各個關(guān)節(jié)的進行電位計標(biāo)定。編程的任務(wù)其實就是用計算機控制數(shù)據(jù)采集卡使之發(fā)出或獲取一系列數(shù)字量、模擬量。 解決思路：大臂和小臂在電機運轉(zhuǎn)時不會由于重力而掉落，在電機停止的時候卻會下落，因為電機一旦停止，就失去