【正文】 及其 發(fā)展 歷程 機(jī)器人是 一種能自動控制、可重復(fù)編程、多功能 的、 可以替代人完成特定任務(wù)的自動化控制裝置。 現(xiàn)在，機(jī)器人的使 用范圍已開始向軍事 工業(yè) 、特殊環(huán)境服役、醫(yī)療衛(wèi)生、科學(xué)研究 等多個領(lǐng)域 拓展 。 體現(xiàn)在 通用化 程度低、供貨周期長、成本高、質(zhì)量和可靠性差等。 本課題 研究的 內(nèi)容 課題研究意義 隨著 機(jī)器人的技術(shù)不斷向著更先進(jìn)的方向發(fā)展， 給 傳統(tǒng)工業(yè)帶來前所未有的變化 ，它 不僅大大提高了工業(yè)生產(chǎn)的自動化程度，而且提高 了 企業(yè)的工作 效率 ，最重要的是提高了 產(chǎn)品 的 質(zhì)量 。如圖 12， 在本 文 的研究中， Z 軸 帶有一個旋轉(zhuǎn)軸 ， 加裝焊槍等工具 。 1) 非伺服 機(jī)器人。 機(jī)器人保持 運(yùn)動平穩(wěn)性和運(yùn)動精度的前提下能達(dá)到的最大 速度 稱為額定速度。 直線 運(yùn)動軸 即 直線運(yùn)動單元，它就是一個獨(dú)立的運(yùn)動軸 ，主要由支撐載體的鋁型材或鋼型材和被安裝在型材內(nèi)部的直線導(dǎo)軌、運(yùn)動滑塊以及作為帶動滑塊做高速運(yùn)動的同步帶組成。上位機(jī)， 指 工業(yè)控制計算機(jī)，它是 整個硬件的主控部分，負(fù)責(zé)界面管理和任務(wù)調(diào)度，協(xié)調(diào)系統(tǒng)其它部分 有效 地工作；而下位機(jī)是指 LMW401P 控制卡， 主要負(fù)責(zé)運(yùn)動學(xué)計算 、 各 軸 的插補(bǔ)運(yùn)算、發(fā)送脈沖 等功能。 通用 I/O 接口 模塊 包含 8 位 可編程的 TTL 輸入 、 8 位 TTL 輸出和 觸發(fā)高速位置鎖存的輸入信號。 +D C 2 4 V控 制 卡 內(nèi) 部D I N 0V G N D 圖 212 通用 輸入接線圖 軸 脈沖輸出 軸 輸出通過 “脈沖 +方向 ”的 脈沖指令行事控制驅(qū)動器運(yùn)動，最高脈沖頻率為 256kHz，脈沖 信號和 方向 信號波形如圖 213 所示： 圖 213 軸 信號輸出 AXIS1~4 引腳 信號 說明 1 PUL+ 脈沖正 2 PUL 脈沖負(fù) 3 DIR+ 方向正 4 DIR 方向負(fù) 5 +5V 信號輸出 +5V 6 GND 信號地 7 GND 信號地 8 +24V 24V 供電輸出 9 VGND 24V 供電地 附錄 A 典型接線 LC 控制器與步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)連線。 控制卡功能 原理 PCI 控制卡內(nèi)部硬件電路的核心處理器是。由于 其結(jié)構(gòu) 特點(diǎn) ， 主要 有 以下 優(yōu)點(diǎn) ： 1) 任意 組合成各種樣式 ， 擴(kuò)展能力強(qiáng) ； 2) 超大行程 ： 采用 導(dǎo)軌 和 齒條傳動方式，可以方便的連成超大行程 ； 3) 負(fù)載能力強(qiáng) ：單根直線運(yùn)動單元的 負(fù)載 通常小于 200kg。 機(jī)器人多次 執(zhí)行 同一 位姿指令，其末端執(zhí)行器在 指定坐標(biāo)系 中實(shí)際位姿和指令位姿之間的偏差稱作位姿準(zhǔn)確度。 機(jī)器人 的自由度 ： 機(jī)器人的自由度是指其末端相對于參考系能夠獨(dú)立 運(yùn)動 的數(shù)目 。大臂 和 小臂可在通過底座的垂直平面內(nèi)運(yùn)動，如圖 15 所示 ， 大臂和小臂之間的關(guān)節(jié) 稱為 肘關(guān)節(jié)，大臂和底座之間的關(guān)節(jié)稱為 肩關(guān)節(jié)。 本 論文的結(jié)構(gòu)安排 全文內(nèi)容 組織如下： 第一章， 主要介紹機(jī)器人的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀，引出本文 的 研究內(nèi)容 運(yùn)動控制系統(tǒng)硬件 機(jī)器人 的分類 機(jī)器人 的分類 方法 主要有以下四種，按照機(jī)器人 的幾何結(jié)構(gòu) 、控制方式、智能化程度以及移動方式。一類是外部信息傳感器，用于獲取有關(guān)機(jī)器人的作業(yè)對象及外界環(huán)境等方面的信息，以使機(jī)器人的動作能適應(yīng)外界情況的變化，使之達(dá)到更高層次的自動化，甚至使機(jī)器人具有某種“感覺”，向智能化發(fā)展，例如視覺、聲覺等外部傳感器給出工作對象、工作環(huán)境的有關(guān)信息，利用這些信息構(gòu)成一個大的反饋回路，從而將大大提高機(jī)器人的工作精度。 加強(qiáng) 操作者與 機(jī)器人 之間 的 人機(jī)交互控制，即通過遙控監(jiān)控系統(tǒng)和局部操作系統(tǒng)，使機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)程的協(xié)作事 物，如深海 探測 ，太空探索等。目前，這類機(jī)器人 主要 處于 實(shí)驗室 階段， 但是已經(jīng)有一部分開始實(shí)用化發(fā)展 。這一代 機(jī)器人從20 世紀(jì) 60 年代后半期開始投入使用，目前 已經(jīng) 工業(yè)界得到了廣泛應(yīng)用 。 2) 整體結(jié)構(gòu) 模塊化 ， 可重構(gòu)化。考慮人性化 因素 ，常將機(jī)器人本體的有關(guān)部位分別稱為基座、腰部、臂部、腕部、手部和行走部等。在 工業(yè) 應(yīng)用中，能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制的 、 可重復(fù)編程的、 多功能 的、多自由度的、運(yùn)動自由度成空間直角關(guān)系 、 多 用途 的操作機(jī)。這種 機(jī)器人 在工作空間內(nèi)部是一個圓柱面啊，如圖 13 所示 ，因此將它 稱作 柱面坐標(biāo)機(jī)器人。 伺服控制 機(jī)器人有著更高的工作能力，但在某些情 況下不如非伺服機(jī)器人可靠 。因為 末端執(zhí)行器 的 尺寸 和形狀是多種多樣的，為了 真實(shí)的 反映機(jī)器人的特征參數(shù) ，一般指不安裝末端執(zhí)行器的工作區(qū)域。通常選用工控機(jī)加運(yùn)動控制卡 ， 和帶軸卡功能及的驅(qū)動電機(jī)來做控制系統(tǒng)。控制卡插座為 DB62母頭插座，配用 DB62公對公連線，與接口卡上的 DB62母頭插座連接；接口卡再與控制 X、 Y、 Z、 R（ 4個軸）的驅(qū)動器及外部輸入輸出線路連接。 接口 卡需要 24V/2A 的 直流 電 供電，如果使用 電源 時，還有其他用電器在負(fù)載電路，核算 功率保證 接口 的供電充足 。連接示意圖如下圖所示： +D C 2 4 Ｖ接 口 板開 關(guān) 電 源V G N D+ 2 4 V