【導(dǎo)讀】作為物流自動(dòng)化領(lǐng)域的一門新興技術(shù)，近年來，碼垛技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展。機(jī)器人以其高效、高精度、占地范圍小等優(yōu)勢(shì)正在快速占領(lǐng)整個(gè)碼垛行業(yè)。發(fā)達(dá)國(guó)家?guī)缀跬耆娲巳斯ごa垛。從“七五”科技攻關(guān)開始，我國(guó)將工業(yè)機(jī)器人及應(yīng)。用工程作為研究開發(fā)重點(diǎn)之一，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的“從無到有”。說我國(guó)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)還很薄弱，機(jī)器人的研究依然任重而道遠(yuǎn)。本文就是立足于此，以。器人的運(yùn)動(dòng)控制，滿足生產(chǎn)實(shí)踐需求。論文的主要內(nèi)容如下：。參數(shù)設(shè)置等功能。上位機(jī)通過將相關(guān)控件與相應(yīng)地址相鏈接實(shí)現(xiàn)對(duì)下位機(jī)的控制。

　　

【正文】 ,MOV,OPEN,PRINT,OPEN 等） P 變量， BIT 變量可以在程序中直接引用，無需重新定義 ，選擇結(jié)構(gòu)，循環(huán)結(jié)構(gòu)，子程序，中斷等流程控制 （局部變量，全局變量，系統(tǒng)預(yù)設(shè)的 P 變量、 BIT 變量）指定別名，方便編程人員閱讀 （算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、比較運(yùn)算、三角函數(shù)、反三角函數(shù)、雙曲函數(shù)等） ，便于與其他設(shè)備通訊 其中 program0program7 用來編寫運(yùn)動(dòng)程序， program8program15 用來編寫非運(yùn)動(dòng)程序（如完 成各種計(jì)算，與其他設(shè)備進(jìn)行通訊等）。 program0program7 與 Master0Master7（坐標(biāo)系 07）有著嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系。控制 Master0 中的軸的運(yùn)動(dòng)程序必須編寫到program0 中，控制 Master1 中的軸的運(yùn)動(dòng)程序必須編寫到 program1 中，依次類推。 單擊任意的 program 編輯器即可打開相應(yīng)的 program 程序開發(fā)窗口，如圖 524 所示：在這里可以使用 AcroBasic 語言來開發(fā)您的運(yùn)動(dòng)程序。 AcroBasic 指令請(qǐng)參考相應(yīng)手冊(cè)。 在程序調(diào)試時(shí)可設(shè)置斷點(diǎn)，或單步調(diào)試程序；跟 隨模式用于跟隨每條程序的執(zhí)行；圖 524 ACR View 編程界面 山東大學(xué)學(xué)士論文 36 在 Terminal 面板中監(jiān)視程序的運(yùn)行狀況；可以為程序添加注釋，可以在線對(duì)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，可以實(shí)現(xiàn) JOG 試運(yùn)行。 軟件編寫流程 控制系統(tǒng)下位機(jī)程序主要工作流程如圖 525 所示 其中所有的程序流程都是通過改變相應(yīng)的 P 參數(shù)和 BIT 位進(jìn)行控制和選擇的。 典型程序介紹 （ 1）示教程序 具體程序流程如圖 528： 圖 525 系統(tǒng)軟件編寫流程圖 開始 上電啟動(dòng) 系統(tǒng)初始化 是否出錯(cuò) 回零 模式選擇？ JOG 示教 自動(dòng) 手動(dòng) 參數(shù)設(shè)置 是否限位 繼續(xù)運(yùn)行 是 是 否 否 山東大學(xué)學(xué)士論文 37 通過上位機(jī)界面調(diào)節(jié) P0， P1 的值即可改變機(jī)器人的位置，通過對(duì)相應(yīng)點(diǎn)的捕捉進(jìn)行記錄，從而保存數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)再現(xiàn)。通過 ESAVE 命令可以使數(shù)據(jù)斷電 不丟失。 （ 2）回零程序 下面是單軸的回零程序，其中 BIT 2是通過外部原點(diǎn)接近開關(guān)輸入進(jìn)行改變的。 PROGRAM 39。Program 0 39。TODO: edit your program here PBOOT JOG VEL X10 Y10 ： REM set the speed of gohome JOG ACC X50 Y50 JOG DEC X50 Y50 JOG HOMVF _START IF(xgohome) : REM X GO HOME SET 16152 SET 16153 CLR 16154 JOG HOME X1 WHILE((NOT BIT 16134) AND (NOT BIT 16135)) WEND DWL VEL 圖 526 示教流程圖 否 是 開始示教 手動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)器人位姿 是否記錄當(dāng)前點(diǎn) 示教下一點(diǎn) 是否示教結(jié)束 保存示教數(shù)據(jù) 示教結(jié)束 否 是 山東大學(xué)學(xué)士論文 38 X/20 DWL WHILE(1) IF(BIT2) SET 8467 RES X BREAK ENDIF WEND CLR xgohome CLR 8467 CLR 522 ENDIF GOTO START ENDP （ 3）伺服使能控制程序 PROGRAM 39。Program 7 39。TODO: edit your program here PBOOT _START IF(BIT 128) SET 8465 SET 8497 SET 8529 SET 8561 ELSE CLR 8465 CLR 8497 CLR 8529 CLR 8561 ENDIF GOTO START ENDP 通過 BIT128 即可同時(shí)控制四個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)的使能。通過上位機(jī)將位狀態(tài)設(shè)定控件與 BIT128相鏈接，即通過觸摸屏手動(dòng)操作即可控制使能。 運(yùn)動(dòng)監(jiān)視、調(diào)試 山東大學(xué)學(xué)士論文 39 ACRView 為我們提供了大量 的工具供我們監(jiān)視，調(diào)試電機(jī)的運(yùn)行。 （ 1） Terminal（終端對(duì)話框） 單擊樹形向?qū)е械?Terminal Emulator，可以打開終端對(duì)話框。如圖 527 示。在終端對(duì)話框中，可以發(fā)送在線指令，當(dāng)按下鍵盤上的回車鍵時(shí)，所輸入的指令將立即執(zhí)行。我們可以把常用的命令保存到終端對(duì)話框右側(cè)的“ User Button”中，這樣當(dāng)按下“ User Button”按鈕后，相對(duì)于發(fā)送了對(duì)應(yīng)的指令。在終端對(duì)話框中還可以監(jiān)視，跟蹤程序的運(yùn)行。程序中使用“ Print”語言輸出的內(nèi)容也將顯示到終端對(duì)話框中。 圖 527 終 端對(duì)話框 （ 2） Status Panels（狀態(tài)監(jiān)視面板） 樹形向?qū)е械?Status Panels（狀態(tài)監(jiān)視面板）中包含有五個(gè)狀態(tài)面板。 1. Common Status Panel(通用狀態(tài)監(jiān)視面板， ACR1505,ACR8020 無此面板 ) 山東大學(xué)學(xué)士論文 40 圖 528 通用狀態(tài)監(jiān)視面板 如圖 528 所示：該面板可以直觀的監(jiān)視各個(gè)電機(jī)軸及坐標(biāo)系的運(yùn)行情況。 2. Numeric Status（參數(shù)狀態(tài)監(jiān)視面板） 圖 529 參數(shù)狀態(tài)監(jiān)視面板 如 圖 529 所示，參數(shù)狀態(tài)監(jiān)視面板可以監(jiān)視 ACR 運(yùn)動(dòng)控制器中所有 P 變量的狀態(tài)。 P山東大學(xué)學(xué)士論文 41 變量根據(jù)功能被加以分類，可以通過三個(gè)下拉組合框找到所要監(jiān)視的 P 變量。 3. BIT Status（ BIT 位狀態(tài)監(jiān)視面板） BIT 位狀態(tài)監(jiān)視面板用來監(jiān)視 ACR 運(yùn)動(dòng)控制器中的全部 BIT 變量狀態(tài)，如圖 530 所示： 圖 530 BIT位狀態(tài)監(jiān)視面板 與 P 變量監(jiān)視面板相同，可以通過三個(gè)下拉組合框找到所要監(jiān)視的 BIT 變量。 BIT 變量用來保存 BOOL 型變量，只有真和假兩種狀態(tài)，它包括實(shí)際的物理 I/O 及控制器內(nèi)部定義的 BIT 狀態(tài)。 4. CPU Load Status（ CPU運(yùn)行監(jiān)視面板） CPU運(yùn)行監(jiān)視面板用來監(jiān)視當(dāng)前控制器 CPU的運(yùn)行情況，如圖 531 所示： 該面板類似于計(jì)算機(jī)中任務(wù)管理器的性能監(jiān)視面板。 山東大學(xué)學(xué)士論文 42 圖 531 CPU 運(yùn)行監(jiān)視面板 5. Servo Loop Status（伺服環(huán)狀態(tài)監(jiān)視面板） 圖 532 伺服環(huán)狀態(tài)監(jiān)視面板 如圖 532 所示：可以通過伺服環(huán)狀態(tài)監(jiān)視面板直觀的監(jiān)視伺服環(huán)的運(yùn)行情況。參與伺服運(yùn)算的所有參數(shù)都可以在同一個(gè)面板中監(jiān)視到。 山東大學(xué)學(xué)士論文 43 上位機(jī) 觸摸屏軟件開發(fā) EB8000 開發(fā)軟件介紹 Easy Builder8000 功能強(qiáng)大，簡(jiǎn)單實(shí)用，可以輕松完成復(fù)雜的人機(jī)界面設(shè)計(jì)。可以同時(shí)支持離線模擬和在線模擬，可以大大節(jié)省設(shè)計(jì)的時(shí)間。獨(dú)立的多視窗操作功能大大增加了可現(xiàn)實(shí)的信息量，可以與幾乎所有的 PLC 配合使用。具體開發(fā)程序界面如圖 533 所示 其中對(duì)控件參數(shù)的設(shè)置是通過控件屬性對(duì)話框進(jìn)行的。圖 534所示為對(duì)其中的位狀態(tài)切換開關(guān)進(jìn)行設(shè)置的界面。通過選擇 PLC 選擇位狀態(tài)切換開關(guān)所要寫入或讀取的 PLC類型。通過設(shè)定地址可以控制或讀取相應(yīng)的 BIT 位狀態(tài)，開關(guān)類型為設(shè)定開關(guān)的功能。如切換開關(guān)即每次按下開關(guān)時(shí)所控制的位的狀態(tài)變換為相反狀態(tài)。其它類型的控件與此控件設(shè)置方法類似，在此不再具體進(jìn)行描述。 圖 533 EB8000 開發(fā)界面 山東大學(xué)學(xué)士論文 44 上位機(jī)界面開發(fā) 圖 535 為所設(shè)計(jì)的上位機(jī)人機(jī)界面。其中數(shù)字顯示是通過與 ACR9000 相應(yīng)的 P 參數(shù)鏈接 而獲得的。其它狀態(tài)顯示和控制是通過與相應(yīng)的 BIT 位進(jìn)行鏈接而進(jìn)行的。通過該界面可以脫離工控機(jī)直接對(duì)碼垛機(jī)器人進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)示教、再現(xiàn)、參數(shù)設(shè)置、手動(dòng)運(yùn)行等功能。通過狀態(tài)和坐標(biāo)顯示可以實(shí)時(shí)觀察機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 圖 534 位狀態(tài)開關(guān)屬性設(shè)置對(duì)話框 選擇 PLC類型 選擇高十六位還是第十六位地址 設(shè) 定控制 PLC地址 設(shè)置開關(guān)屬性 山東大學(xué)學(xué)士論文 45 本章 小結(jié) 本章主要完成對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)的軟件開發(fā)。通過 ACR View 完成對(duì)電機(jī)參數(shù)配置，并實(shí)現(xiàn)JOG 試運(yùn)行。運(yùn)用 AcroBasic 語言對(duì)下位機(jī)控制器進(jìn)行編程，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的示教、再現(xiàn)、手動(dòng)運(yùn)行、回零、參數(shù)設(shè)置等功能。通過 EB8000 開發(fā)環(huán)境編寫上位機(jī)界面并與控制器相鏈接 ，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)脫離 PC 機(jī)獨(dú)立運(yùn)行。 圖 535 碼垛機(jī)器人觸摸屏控制界面 山東大學(xué)學(xué)士論文 46 第六章 系統(tǒng)測(cè)試 通過實(shí)際調(diào)試運(yùn)行，測(cè)得的碼垛機(jī)器人的各項(xiàng)參數(shù)如下所示： (1)運(yùn)動(dòng)軸數(shù)： 4 軸 (2)各軸運(yùn)動(dòng)范圍： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 上下運(yùn)動(dòng)范圍：≥ 600mm ②水平運(yùn)動(dòng)范圍：≥ 100mm ③旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)范圍：≥ 300176。 (3)末端最大運(yùn)動(dòng)速度：≥ (4)最大高度： (5)運(yùn)動(dòng)半徑： 50cm— 150cm (6)工作速度：手動(dòng)示教直線移動(dòng)速度≤ ，底座和手爪旋轉(zhuǎn)速度≤ 5r/min； 自動(dòng)運(yùn)行直線移動(dòng)速度在 1m/s 左右，底座和手爪旋轉(zhuǎn)速度在 8r/min 左右。 (7)系統(tǒng)連續(xù)工作不低于 20 個(gè)周期時(shí)碼垛誤差在177。 3cm以內(nèi)。 (8)最大碼垛重量為 山東大學(xué)學(xué)士論文 47 結(jié)束語 本論文是作 者以山東省科學(xué)院自動(dòng)化研究所的碼垛機(jī)器人的研究項(xiàng)目為背景完成的。從收集查閱各種相關(guān)資料，到對(duì)碼垛機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，到對(duì)控制方案進(jìn)行選擇及仿真，軟硬件選型及設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了碼垛機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制。通過調(diào)試已達(dá)到預(yù)期要求?，F(xiàn)碼垛機(jī)器人即將投入實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中去。 本文主要研究?jī)?nèi)容如下： 1)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)分析。通過對(duì)機(jī)器人機(jī)械參數(shù)進(jìn)行分析，建立機(jī)械結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單幾何模型。進(jìn)行相關(guān)運(yùn)動(dòng)分析，確定末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)與原點(diǎn)坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)變換關(guān)系，從而獲得機(jī)器人的相關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，便于實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行精確 控制。 2)對(duì)伺服系統(tǒng)控制方式進(jìn)行選擇。伺服系統(tǒng)有多種運(yùn)動(dòng)控制方式，根據(jù)應(yīng)用背景的不同選擇不同的運(yùn)動(dòng)控制方式。本機(jī)器人對(duì)位置精度要求較高，故經(jīng)過綜合分析，選擇運(yùn)動(dòng)控制方式。 3)運(yùn)動(dòng)控制仿真。運(yùn)用 MATLAB 中 Simulink 工具自帶的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制模型進(jìn)行仿真，確定相關(guān)的 PID 等參數(shù)，驗(yàn)證相關(guān)運(yùn)動(dòng)控制的正確性。 4)進(jìn)行相關(guān)線路的連接。包含電氣線路和信號(hào)線路連接兩個(gè)方面。重點(diǎn)對(duì)信號(hào)線路特別是 ACR9000 與伺服驅(qū)動(dòng)器之間的線路進(jìn)行了研究。由于沒有現(xiàn)成的連接實(shí)例可供參考，故在此花費(fèi)了 較大的功夫。 5)對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)程序開發(fā)。包括下位機(jī)編程和上位機(jī)界面的設(shè)計(jì)。通過學(xué)習(xí)掌握 AcroBasic 語言，學(xué)會(huì)運(yùn)用 ACR View 環(huán)境對(duì) ACR9000 的相關(guān)編程。設(shè)計(jì)整體控制流程，進(jìn)行下位機(jī)軟件的編寫。學(xué)習(xí) EB8000 開發(fā)環(huán)境，進(jìn)行人機(jī)界面的相關(guān)設(shè)計(jì)。進(jìn)行觸摸屏與控制器之間的通訊連接與調(diào)試。實(shí)現(xiàn)由觸摸屏對(duì)碼垛機(jī)器人的示教、保存、再現(xiàn)及相關(guān)參數(shù)設(shè)置等功能。 通過本文的研究工作，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了由 ACR9000 控制器和威綸 MT6100iV人機(jī)界面為核心構(gòu)成的碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展 性和兼容性，易于移植到其它種類的機(jī)器人。但是由于時(shí)間有限，還存在很多的不足。在未來的后續(xù)研究中還需要進(jìn)行以下探索： 1)由于所使用的機(jī)器人為碼垛樣機(jī)，故應(yīng)用到具體生產(chǎn)時(shí)間中還需根據(jù)負(fù)重、工作半徑等要求具體設(shè)計(jì)適合生產(chǎn)需要體積的碼垛機(jī)器人 山東大學(xué)學(xué)士論文 48 2)根據(jù)抓取物品的不同設(shè)計(jì)專門的抓手，并確保抓手抓取貨物斷電時(shí)的安全。 3)由于時(shí)間有限，編寫的程序還不是很完善，很多問題仍有待解決。如對(duì)系統(tǒng)操作步驟要求較為嚴(yán)格，出現(xiàn)操作失誤容易造成死機(jī)等問題。 4）將機(jī)器人應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中去，還需要解決與 外圍設(shè)備及整個(gè)流水線的協(xié)調(diào)控制問題。如和外圍檢測(cè)設(shè)備及其它機(jī)器人的協(xié)調(diào)，根據(jù)產(chǎn)品的不同執(zhí)行不同的碼垛程序等問題。 山東大學(xué)學(xué)士論文 49 致