【正文】 界在運行中的工業(yè)機器人共有914000套，這其中大約有半數(shù)是焊接機器人。但是不足的是它提供了很少的甚至沒有的可視化特征以及要求高水平的編程人員。噴漆速度、絕對精度和動態(tài)跟蹤精度的顯著提高:加速過程日趨平穩(wěn)快速。 b)在示教過程中機器人不能被使用，人類始終處于有害的環(huán)境中。較先進的噴漆機器人腕部采用柔性手腕，既可向各個方向彎曲，又可轉(zhuǎn)動，其動作類似人的手腕，能方便地通過較小的孔伸入工件內(nèi)部，噴涂其內(nèi)表面。焊接機器人是最大的工業(yè)機器人應(yīng)用領(lǐng)域，它占工業(yè)機器人總數(shù)的25%左右。到2000年，服役機器人約100萬臺，機器人學(xué)仍然維持較好的發(fā)展勢頭，滿懷希望地跨入21世紀。預(yù)計到2003年，世界工業(yè)機器人總數(shù)達892，200臺。該語言具有弧焊機器人所必需的機器人運動控制和焊接等相關(guān)功能。黃石理工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計（論文）摘 要 如今，工業(yè)機器人的使用已經(jīng)成為評價一個國家自動化程度高低的重要標志之一。不僅可以實現(xiàn)機器人作業(yè)程序的手動編寫,同時實現(xiàn)了離線編程系統(tǒng)、遙操作系統(tǒng)以及示教編程器與機器人控制系統(tǒng)的通用接口。擁有工業(yè)機器人數(shù)量的多少已經(jīng)成為評價一個國家自動化程度高低的重要標志之一。 工業(yè)機器人的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，如焊接機器人、噴漆機器人、裝配機器人等均在各個工業(yè)部門有了較為廣泛的應(yīng)用。由于對許多構(gòu)件的焊接精度和速度等提出越來越高的要求，一般工人己難以勝任這一工作。噴漆機器人一般采用液壓驅(qū)動，具有動作速度快、防爆性能好等特點，可通過手把手示教或點位示數(shù)來實現(xiàn)示教。 c)人工費用較高且缺少熟練勞動力。離線編程能力從無到有。而另一方面，建立在圖形基礎(chǔ)上的仿真和編程系統(tǒng)用可視化就可解決上述問題并提供了一個高級使用者界面，低水平的編程人員就足夠操作這些系統(tǒng)。隨著現(xiàn)代高技術(shù)產(chǎn)品的發(fā)展和對焊接產(chǎn)品質(zhì)量、數(shù)量的需求不斷提高，以焊接機器人為核心的焊接自動化技術(shù)己有了長足的發(fā)展。目前，國際上大型汽車制造公司已經(jīng)普遍地采用了焊接機器人，例如德國OPEL(歐寶)汽車公司一條年產(chǎn)30萬輛焊接生產(chǎn)線上使用了600多臺焊接機器人。焊接機器人在提高焊接質(zhì)量、降低焊接成本、實現(xiàn)焊接自動化方面扮演著重要角色。這種生產(chǎn)與編程的矛盾將會越來越大。 目前機器人的編程方式仍以示教編程為主，但在某些領(lǐng)域的離線編程已實現(xiàn)實用化。機器人的研究、開發(fā)、應(yīng)用涉及許多學(xué)科，機器人技術(shù)是一門跨學(xué)科的綜合性技術(shù)。1985年后開始列入國家有關(guān)計劃，發(fā)展比較快。這些焊接機器人系統(tǒng)從整體上看基本都屬于第一代的示教再現(xiàn)型。目前總體技術(shù)僅相當于國外八十年代初的水平。顯然，正問題是簡單的，解是唯一的，但逆問題的解是復(fù)雜的，而且具有多解性，這給問題求解帶來困難，往往需要一些技巧與經(jīng)驗。 圖21機器人關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)圖工業(yè)機器人的每個關(guān)節(jié)坐標系的建立依據(jù)下面三條原則: 1) Zi1坐標軸是沿著i關(guān)節(jié)的運動軸。 根據(jù)DH表示法，桿件的結(jié)構(gòu)參數(shù)ai ，i和相對位置參數(shù)di i按下述方法求得: 1) i為從xi繞zi軸(按右手規(guī)則)的關(guān)節(jié)角(逆時針為正)； 2) di為從xi1到xi沿zi測量的距離； 3) ai1為從zi1軸到zi沿xi1測量的距離； 4） ai1為從:zi1軸到zi繞xi1旋轉(zhuǎn)的角度(逆時針為正)。以后將一律采用此規(guī)定。根據(jù)齊次變換原理和位姿理論得到各關(guān)節(jié)的位置矩陣如下：（1）繞軸轉(zhuǎn)角的坐標變換矩陣為：＝ （式2－14）（2）繞,軸轉(zhuǎn)動角，沿軸移動，繞軸轉(zhuǎn)動角的坐標變換矩陣為：＝ （式2－15）（3）繞軸移動，繞軸轉(zhuǎn)動角的坐標變換矩陣為：＝ （式2－16）（4）沿軸移動，沿軸移動，繞軸轉(zhuǎn)動角，繞軸轉(zhuǎn)動角的坐標變換矩陣為：＝ （式2－17）（5）繞軸轉(zhuǎn)動角，繞軸轉(zhuǎn)動角的坐標變換矩陣為：＝ （式2－18）（6）繞軸轉(zhuǎn)動角，繞幾軸轉(zhuǎn)動角的坐標變換矩陣為：＝ （式2－19）（7）繞軸轉(zhuǎn)動角，繞軸轉(zhuǎn)動角，沿軸移動，沿軸移動的坐標變換矩陣為：(僅以基位姿為參照與手部位姿變換得來)＝ （式2－20）將以上連桿的齊次變換矩陣相乘就得到操作臂變換矩陣 （式2－21）可以看出是，的函數(shù)。 求解關(guān)節(jié)2轉(zhuǎn)角2 由式226兩邊同左乘以可得 （式227） 令式227兩端元素相等可得 a3c3 d4s3 + a2 = c2( pxc1 + pys1 ) pzs2 a1c2 a3c3 + d4s3 = s2( pxc1 + pys1 ) pzc2 + a1s2 （式228）求得：2 =arctan arctan 其中由上式中第二項的正負因子可知2有兩個解。但即使這樣，新的機器人語言還不斷出現(xiàn)。WAVE語言具有動作的描述、力和接觸的控制，配合視覺系統(tǒng)可以完成手眼協(xié)調(diào)編程。VAL是在BASIC語言的基礎(chǔ)上擴展的機器人語言，它具有BASIC語言的結(jié)構(gòu)，比較簡單，易于編程，為工業(yè)機器人所適用。圖31 程序流程圖主程序中，主程序為PROC，RoutineRoutineRoutineRoutineRoutine5為5個子程序，把一個機器人噴涂的發(fā)動機區(qū)域劃分為5個區(qū)域，每個子程序代表一個區(qū)域，每個區(qū)域規(guī)劃了100個噴涂點。由于生產(chǎn)任務(wù)的增加，改進后的程序提高了機器人和發(fā)動機的運動速度。TPWrite“object exceed the volid range,drop the current object”。Routine5。 圖32 改進前噴涂效果圖紅色區(qū)域表示漆膜厚度超過40um黃色區(qū)域表示漆膜厚度不足30um綠色區(qū)域表示漆膜厚度在30~40um之間，符合要求符合要求的約占55%，漆膜厚度不足的越占27%，過厚的越占18%程序改進后，應(yīng)用于IRB5400噴漆機器人，通過實驗、測量、分析，噴涂效果如圖33。以瑞士ABB公司生產(chǎn)的IRB5400噴漆機器人為實驗對象，改進了噴涂發(fā)動機的應(yīng)用程序，進行了仿真，通過測量，得出了結(jié)果：發(fā)動機漆膜厚度增加、覆蓋率提高、故障停機率降低，證明了開發(fā)程序的合理性和有效性。(3)傳感和控制流程。用于描述物體(包括機器人)的幾何和物理特性,以及工作空間中物體的狀態(tài)。通過定義的專用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)指定機器人、工件以及障礙物的位置和姿態(tài)。關(guān)于程序的輸出、調(diào)試以及仿真等由程序的編譯解釋系統(tǒng)提供。這類語言的功能也遠沒有真正的達到人們的期望。用12個連續(xù)浮點數(shù)中間以“/”作為分割來表示一個位姿,因為表示機器人位姿的44矩陣的最后一行分別為0, 0, 0, 1,如1. 0/0. 0/0. 0/0. 0/。其指令格式完全一樣,以MOVL為例MOVLVL =操作數(shù)。它們的指令格式相同,如ADD操作數(shù)1。對于傳感信息處理指令包括TRACKON、TRACKOFF、PNTRTON、PNTRTOFF用于控制焊縫跟蹤和熔透控制傳感系統(tǒng)的傳感信息是否作用于弧焊機器人的焊接過程。當需要使用變量時,可以從上述的400個變量中隨便選擇一個。 (3)通過示教編程器進行現(xiàn)場示教的方式生成。000000/0588879/16934312//機器人處于圖42中C點時機器人的各個關(guān)節(jié)角的值11000000/0000050/ 0(1)機器人編程語言可以提供一種通用的方式來解決機器人與其它設(shè)備的接口,同時也是機器人系統(tǒng)水平先進的重要標志。對機器人位置和姿態(tài)的表示及齊次坐標變換進行了闡述，另外機器人運動的正解和逆解也是影響機器人研究的重要內(nèi)容。在此謹向黃老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。以及各位百忙之中抽出時間審核答辯的老師。工業(yè)機器人在焊接中的應(yīng)用，在對機器人語言的特點和系統(tǒng)構(gòu)成分析的基礎(chǔ)上,運用了混合式弧焊機器人語言。因此,開發(fā)一種既簡單易用,又具有相對較高編程效率的機器人編程語言是迫切需要的。00003//機器人零位ENDD　　　　 //程序結(jié)束上面的程序源文件和與之對應(yīng)的數(shù)據(jù)文件經(jīng)過編譯解釋器的處理,生成的PMAC目標代碼如下。000550/ 0187479/5348302//機器人處于圖42中B點時機器人的各個關(guān)節(jié)角的值1000550/0當通過以上的方式得到了HAW RL源程序以后,把源程序提交給編譯解釋器。程序文件和數(shù)據(jù)文件保存為同名的文件, xxx. rlp和xxx. rld,前者表示程序文件,后者表示與同名的程序文件對應(yīng)的數(shù)據(jù)文件。 HAW RL的變量計算機高級語言程序一般由語句構(gòu)成,而語句中會有變量。表示把操作數(shù)2的值和操作數(shù)1進行運算之后將運算結(jié)果保存在操作數(shù)1中?；『钢噶钣?條,分別是ARCON、ARCOFF、WVON、WVOFF、WELDA、WELDV。 HAW RL指令集及其說明根據(jù)程序設(shè)計和焊接機器人的實際需要,設(shè)計了HAW RL指令集,包括運動控制指令、弧焊指令、程序控制指令、數(shù)學(xué)運算指令以及傳感信息處理指令,如表41所示?；谝陨戏治?綜合動作級機器人語言和任務(wù)級機器人語言的優(yōu)點,擬介紹新開發(fā)的混合式弧焊機器人編程語言HAW RL(hybrid arcwelding robot language)。動作級語言語句比較簡單,易于編程。用來說明機器人要執(zhí)行的任務(wù),不是簡單的運動序列的指定,也不是“焊接工件上的所有焊縫”這樣高級的任務(wù)序列,而是分解機器人需要完成的任務(wù)指定其各個相對簡單的任務(wù)階段。任務(wù)被描述成工作空間中物體狀態(tài)的序列,物體狀態(tài)可以用物體之間的空間關(guān)系表示,通常用定義了語法和語義的高級語言來描述。故程序中要包含相應(yīng)的傳感信息處理。對于動作級機器人語言,主要包括: (1)位置說明。對不符合厚度要求的，進行人工處理。 DropWOb wobjconv1。PaintL[[,],[,],[0,0,0,0],[9E+9,9E+9, 9E+9,9E+9,9E+]],v600,z50,tool13。PROC runjob（）ActUnit CNVI。Routine1包括了發(fā)動機側(cè)面的噴涂，RoutineRoutine3包括了發(fā)動機正面的噴涂，Routine4包括了發(fā)動機上面的噴涂，Routine5包括了發(fā)動機下面的噴涂。20世紀80年代初，美國Automatix公司開發(fā)了RAIL語言，它能利用視覺傳感器信息，進行檢驗零件作業(yè)。不僅能用該語言描述機器人手爪的操作，而且還能記憶作業(yè)環(huán)境以及環(huán)境內(nèi)物象之間的相對位置，可以用來控制多臺機器人協(xié)調(diào)工作。IRB5400 噴漆機器人采用的是RAPID語言，是瑞士ABB公司針對自己生產(chǎn)的機器人開發(fā)的語言。 求解關(guān)節(jié)6轉(zhuǎn)角6 解式230得 知6有封閉解綜上所述，5 均有兩組不同的解，故此工業(yè)機器人對于同一種手部位姿可能存在著8種關(guān)節(jié)角組合，即：逆運動有非唯一解。當將各關(guān)節(jié)角的初始位置，即=, =, =, =，=，=的值代入上還