【正文】 到的，即： （式2－13）這就是機(jī)器人正向運(yùn)動(dòng)方程，下面就用D—H方法求解運(yùn)動(dòng)學(xué)正解。到目前為止，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)通用的機(jī)器人語(yǔ)言，雖然現(xiàn)有的品種繁多，僅在美、日、西歐實(shí)用的機(jī)器人語(yǔ)言就至少有數(shù)十種。1979年，美國(guó)Unimation公司推出VAL語(yǔ)言，主要用于PUMA和Unimate等系列的機(jī)器人上，是一種比較成功的機(jī)器人語(yǔ)言。根據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍，設(shè)定機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度為600mm/s，發(fā)動(dòng)機(jī)吊在懸鏈上，運(yùn)動(dòng)速度為800mm/min。Waittime 20。圖34 故障分布可知，故障次數(shù)/百萬(wàn)次運(yùn)行明顯的下降了，保證了生產(chǎn)的順利進(jìn)行。主要包括: (1)環(huán)境模型。用于控制傳感信息的接收與否及相關(guān)處理。在HAW RL中,為了描述機(jī)器人以及工件的位置,用六個(gè)連續(xù)的浮點(diǎn)數(shù)中間以“/”作為分割來(lái)表示一組關(guān)節(jié)角,如0. 0/18. 0/20. 5/。這些指令用來(lái)在程序中進(jìn)行一些數(shù)學(xué)運(yùn)算。這些變量沒(méi)有類(lèi)型的規(guī)定,既可以做整型也可以做浮點(diǎn)、雙精度等類(lèi)型來(lái)使用。304711/0263199/2600000/0機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)是一切機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，本文對(duì)此進(jìn)行了深入淺出的研究。最后再一次感謝所有在畢業(yè)設(shè)計(jì)中曾經(jīng)幫助過(guò)我的良師益友和同學(xué)，以及在設(shè)計(jì)中被我引用或參考的論著的作者。(3) HAW RL方便的實(shí)現(xiàn)弧焊機(jī)器人程序的編寫(xiě),并且編程簡(jiǎn)單易學(xué),顯示了較高的編程效率和復(fù)雜焊接任務(wù)的表達(dá)與描述能力。000001/0315833/6編譯解釋器首先對(duì)源程序進(jìn)行詞法分析、語(yǔ)法分析和語(yǔ)義分析,檢查錯(cuò)誤,然后將正確的源程序編譯解釋生成PMAC編程語(yǔ)言的目標(biāo)代碼并下載到PMAC中進(jìn)行執(zhí)行。在這樣的通用計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中,變量可以由用戶(hù)根據(jù)需要進(jìn)行定義,尤其像C語(yǔ)言,變量在使用之前一定要先定義。前面的四個(gè)指令用來(lái)控制電弧的狀態(tài),指令格式相同,在程序中需要改變電弧狀態(tài)的地方直接插入即可,不包含任何參數(shù)。HAW RL不僅包含了動(dòng)作級(jí)的指令和簡(jiǎn)單的任務(wù)級(jí)指令,同時(shí)具有一些運(yùn)算功能,故稱(chēng)為混合式弧焊機(jī)器人編程語(yǔ)言。如“先移動(dòng)到焊縫起始點(diǎn),然后以指定的速度焊接直線(xiàn)焊縫,最后焊接一段圓弧,之后回到機(jī)器人零位”。此外,機(jī)器人程序的流程通常由傳感器信息控制,多數(shù)語(yǔ)言都提供了判定結(jié)構(gòu),如dowhile。如對(duì)厚度不足的區(qū)域進(jìn)行人工噴漆，對(duì)過(guò)厚的區(qū)域打磨等。 Routine1。程序中執(zhí)行完Routine4后，有一個(gè)Waittime 20，此處是一個(gè)調(diào)整時(shí)間，調(diào)整機(jī)器人的姿態(tài)，避免機(jī)器人出現(xiàn)死機(jī)，還可以讓機(jī)器人以更好的姿態(tài)來(lái)噴涂Routine5所包括的區(qū)域。AL語(yǔ)言影響了后來(lái)許多面向機(jī)器人語(yǔ)言的設(shè)計(jì)，對(duì)機(jī)器人語(yǔ)言的發(fā)展有很大的影響。第3章 噴漆機(jī)器人研究機(jī)器人編程就是針對(duì)機(jī)器人為完成某項(xiàng)作業(yè)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。（見(jiàn)圖22）平移齊次變換為： （式29）旋轉(zhuǎn)齊次變換為： （式210） （式211） （式212） 式中，Rot表示旋轉(zhuǎn)變換。的正向與重力加速度反向，原點(diǎn)O在第一關(guān)節(jié)軸在線(xiàn)，x0位于機(jī)器人作業(yè)空間的對(duì)稱(chēng)平面內(nèi)。本課題針對(duì)工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)中的應(yīng)用，對(duì)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)進(jìn)行了闡述。在機(jī)器人的應(yīng)用工程方面:目前，國(guó)內(nèi)外己有大量的焊接機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)用于各類(lèi)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)上，占據(jù)整個(gè)工業(yè)機(jī)器人總量的40%以上。 工業(yè)機(jī)器人自從60年代初問(wèn)世以來(lái)，經(jīng)過(guò)了30多年的發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，成為制造業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化中主要的機(jī)電一體化設(shè)備。與傳統(tǒng)的在線(xiàn)示教編程相比，離線(xiàn)編程具有如下優(yōu)點(diǎn)： (1) 減少機(jī)器人不工作的時(shí)間； (2) 使編程者遠(yuǎn)離危險(xiǎn)的工作環(huán)境； (3) 便于和 CAD/CAM 系統(tǒng)結(jié)合，做到 CAD/CAM/Robotics 一體化； (4) 可對(duì)復(fù)雜任務(wù)進(jìn)行編程； (5) 便于修改機(jī)器人程序。第二代是指基于一定傳感器信息的離線(xiàn)編程焊接機(jī)器人，得益于焊接傳感器技術(shù)和離線(xiàn)編程技術(shù)(OLP)的不斷改進(jìn)，這類(lèi)機(jī)器人現(xiàn)已進(jìn)入應(yīng)用研究的階段。在離線(xiàn)編程過(guò)程中，機(jī)器人規(guī)劃被分開(kāi)來(lái)進(jìn)行，因此機(jī)器人能連續(xù)而重復(fù)地執(zhí)行它現(xiàn)在的工作。在大規(guī)模的涂裝生產(chǎn)線(xiàn)上，用于噴涂工件表面的噴槍通常被置于機(jī)器人的手臂上，即由噴漆機(jī)器人去完成對(duì)工件的噴涂作業(yè)。2)生產(chǎn)設(shè)備的高度適應(yīng)能力。機(jī)器人學(xué)包含機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)、機(jī)器人動(dòng)力學(xué)、機(jī)器人控制、機(jī)器人智能化等領(lǐng)域，本文以工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)中的應(yīng)用為主線(xiàn)，對(duì)工業(yè)機(jī)器人作了較深入的研究與討論 。工業(yè)機(jī)器人在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用最多的是噴漆和焊接。到 70年代末期，工業(yè)機(jī)器人有了更大的發(fā)展。中國(guó)研制出幾種型號(hào)的噴漆機(jī)器人并投入使用，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效果。當(dāng)物體形狀變得復(fù)雜和涂層容許偏差要求嚴(yán)格時(shí)，示教機(jī)器人一條優(yōu)化路徑對(duì)人來(lái)講是非常困難的。1986年，A. Klein把此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于噴漆機(jī)器人，并提出基于CAD的噴漆機(jī)器人離線(xiàn)編程系統(tǒng)[[i[。目前應(yīng)用較多的焊接機(jī)器人有點(diǎn)焊機(jī)器人、弧焊機(jī)器人、激光焊接機(jī)器人等。 目前商品化的離線(xiàn)編程軟件，如 ROBCAD、IGRIP、WORKSPACE等，紛紛推出了基于 Windows 的離線(xiàn)編程系統(tǒng)。雖然工業(yè)機(jī)器人在我國(guó)機(jī)械工業(yè)，特別是大型精密機(jī)械制造行業(yè)的應(yīng)用與發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家相比還不普及，設(shè)備和技術(shù)手段都比較落后，但隨著企業(yè)實(shí)力的增強(qiáng)及技術(shù)的進(jìn)步，一定會(huì)有越來(lái)越多的工業(yè)機(jī)器人服務(wù)于高精尖的機(jī)械行業(yè)，為我國(guó)目前的大型飛機(jī)和航空母艦兩個(gè)重大項(xiàng)目作出重要貢獻(xiàn)。(3)不能對(duì)焊接動(dòng)態(tài)過(guò)程實(shí)時(shí)檢測(cè)控制，無(wú)法滿(mǎn)足對(duì)復(fù)雜焊件的高質(zhì)量和高精度焊接要求。di和i這兩個(gè)量就決定了桿件i1和桿件1的相對(duì)位置關(guān)系。為了規(guī)定空間某剛體B的方位，設(shè)置一直角坐標(biāo)系(B}與此剛體固接。機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)及控制中占有非常重要的地位，直接影響著控制的快速性與準(zhǔn)確性。RAPID語(yǔ)言具有模塊化、控制結(jié)構(gòu)、中斷處理等。MCL語(yǔ)言應(yīng)用與由機(jī)床及機(jī)器人組成的柔性加工單元的編程，其功能較強(qiáng)。ConfL\off。ConfJ\on。對(duì)于焊接作業(yè),機(jī)器人末端焊槍以及工件的位置和姿態(tài)可以用44的矩陣進(jìn)行表示。首先將任務(wù)說(shuō)明轉(zhuǎn)換為可用的形式,得到一個(gè)由物體狀態(tài)組成的集合,再根據(jù)物體的幾何和物理特性,規(guī)劃?rùn)C(jī)器人的運(yùn)動(dòng),從而產(chǎn)生動(dòng)作級(jí)程序。盡管如此,由于其簡(jiǎn)單實(shí)用,動(dòng)作級(jí)語(yǔ)言仍然得到了廣泛的應(yīng)用。表41指令分類(lèi)指令指令說(shuō)明運(yùn)動(dòng)控制指令MOVJVJ = OPMOVLVL = OPMOVC VC = OP按設(shè)定的速度以PTP方式運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)位置按設(shè)定的速度以直線(xiàn)插補(bǔ)方式運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)位置按設(shè)定的速度以圓弧插補(bǔ)方式運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)位置弧焊指令A(yù)RCON, ARCOFFWVON, WVOFFWELDA= OP, WELDV= OP用于控制啟弧、熄弧用于控制電弧擺動(dòng)開(kāi)始與結(jié)束用于設(shè)定焊接電流和焊接電壓數(shù)學(xué)運(yùn)算指令A(yù)DD, SUB, MUL, DIVAND, OR, XORSIN, COS, ATANSQRT, SET, MOD依次表示加、減、乘、除運(yùn)算依次表示按位與、按位或、按位異或操作依次表示正弦、余弦和反正切運(yùn)算依次表示平方根、賦值和取模操作程序控制指令LABLEJUMP, PAUSE, DELAYIFELSEENDIF,WHILEENDWHILE,SUBRET, GOSUBSRARTP,ENDP, STARTD,ENDD在程序中可以定義標(biāo)號(hào),用于表示跳轉(zhuǎn)的位置依次表示跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)的位置、停止和延時(shí)分別表示條件選擇和循環(huán)操作分別用于定義子程序和跳轉(zhuǎn)到子程序用于表示程序的開(kāi)始、結(jié)束以及數(shù)據(jù)的開(kāi)始和結(jié)束傳感信息處理指令TRACKON, TRACKOFF,PNTRTON, PNTRTOFF用于控制焊縫跟蹤傳感系統(tǒng)的啟動(dòng)與關(guān)閉用于控制熔透?jìng)鞲邢到y(tǒng)的啟動(dòng)與關(guān)閉對(duì)于機(jī)器人進(jìn)行弧焊作業(yè)時(shí),一般只要能夠完成PTP和CP兩種軌跡運(yùn)動(dòng)就可以了。程序控制指令有10條,分別是LABLE、JUMP、PAUSE、DELAY、IFELSEENDIF、SUBRET、GOSUB、WHILE ENDWHILE、SRARTP ENDP、STARTDEND D。數(shù)據(jù)文件由STARTD開(kāi)始,ENDD結(jié)束,例如//Moveprogram. rlpSTARTP　　　　　　//標(biāo)識(shí)程序的開(kāi)始程序體ENDP //標(biāo)識(shí)程序的結(jié)束//Moveprogram. rldSTARTD //標(biāo)識(shí)程序數(shù)據(jù)的開(kāi)始對(duì)應(yīng)于程序的所有數(shù)據(jù)ENDD //標(biāo)識(shí)程序數(shù)據(jù)的結(jié)束。00003//機(jī)器人處于圖42中A點(diǎn)時(shí)機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)角的值11000002/0當(dāng)然對(duì)于通過(guò)離線(xiàn)編程系統(tǒng)和遙操作系統(tǒng)都可以得到同樣的結(jié)果。 致 謝本課題在選題及研究過(guò)程中得到黃磊老師的悉心指導(dǎo)。黃老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人，給以終生受益無(wú)窮之道。但是可以通過(guò)簡(jiǎn)單指令容易的指定機(jī)器人的焊接任務(wù),如僅需要說(shuō)明運(yùn)動(dòng)的速度和插補(bǔ)方式就可以了,復(fù)雜的插補(bǔ)算法和路徑規(guī)劃都不需要編程過(guò)程來(lái)考慮,大大地提高了編程的效率和簡(jiǎn)化了任務(wù)的說(shuō)明過(guò)程。043636//機(jī)器人處于圖42中D點(diǎn)時(shí)機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)角的值2379/0首先生成HAW RL源程序,主要由以下四種途徑: (1由離線(xiàn)編程系統(tǒng)采用離線(xiàn)示教或離線(xiàn)編程的方式生成。標(biāo)號(hào)用來(lái)表示跳轉(zhuǎn)的行號(hào)標(biāo)志。對(duì)于CP方式,通過(guò)直線(xiàn)和圓弧兩種軌跡基本上可以擬合出任意復(fù)雜形狀的焊縫,從而完成焊接任務(wù)。任務(wù)級(jí)語(yǔ)言沒(méi)有明確的規(guī)定機(jī)器人的動(dòng)作,但機(jī)器人可以自動(dòng)進(jìn)行推理、計(jì)算,最后生成機(jī)器人的動(dòng)作序列。但是動(dòng)作級(jí)語(yǔ)言的編程效率比較低。通常用一系列機(jī)器人要達(dá)到的目標(biāo)位置來(lái)說(shuō)明,不僅需要說(shuō)明初始狀態(tài)和終止?fàn)顟B(tài),為了避免碰撞,還應(yīng)該說(shuō)明路徑上足夠的中間點(diǎn)。DeactUnit CNV1。WaitWObj wobjconv1\RelDist:=100。本文使用Robotstudio軟件，仿真兩臺(tái)IRB5400噴漆機(jī)器人進(jìn)行噴涂，在軟件里面輸入程序。最早開(kāi)展機(jī)器人語(yǔ)言研究的是美國(guó)斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院以及英國(guó)的一些大學(xué)，他們?cè)?0世紀(jì)60年代初期就著手這方面的工作。逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題即為運(yùn)動(dòng)反解，討論上述運(yùn)動(dòng)方程的反向問(wèn)題，即求由手坐標(biāo)系的笛卡爾空間到關(guān)節(jié)空間(即所有關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角)的逆變換，以求解關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角i 。 （式22）對(duì)應(yīng)于軸x,y,z著轉(zhuǎn)角為。設(shè)ai為軸i和軸i +l之間的距離，i為它們之間的夾角，則ai即為桿件i的長(zhǎng)度，i即為桿件i的旋轉(zhuǎn)角，它決定了桿件i的結(jié)構(gòu)。例如，迄今為止我們尚未形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。我國(guó)的機(jī)器人研究開(kāi)發(fā)工作始于上世紀(jì)70年代初，到現(xiàn)在已經(jīng)歷經(jīng)30年的歷程。對(duì)于 IGRIP，用戶(hù)在編程序時(shí)，很多時(shí)候還必須通過(guò)圖形示教方式建立機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路徑。加入WTO以后，中國(guó)已處于市場(chǎng)全球化的經(jīng)濟(jì)環(huán)境中，這為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)機(jī)遇，也使制造業(yè)面臨更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。此外， 1993年也提出與此類(lèi)似的噴釉機(jī)器人離線(xiàn)編程系統(tǒng)(OLP).1989年，CDuelen等人進(jìn)一步探討了離線(xiàn)編程技術(shù)，將之用于靜電噴涂中，且提出表面為雕塑面的工件上電場(chǎng)分布數(shù)學(xué)模型，進(jìn)一步擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍。隨著近20年來(lái)機(jī)器人技術(shù)的迅速發(fā)展，驅(qū)動(dòng)方式從液壓驅(qū)動(dòng)改變?yōu)殡娏︱?qū)動(dòng)。多采用5或6自由度關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，手臂有較大的運(yùn)動(dòng)空間，并可做復(fù)雜的軌跡運(yùn)動(dòng)，其腕部一般有2～3