【正文】 通過這次訓(xùn)練，提高了自己的動手能力、設(shè)計能力和編程水平，為學(xué)生日后順利進(jìn)入機(jī)器人這一深邃的科研領(lǐng)域作下了鋪墊。（4） 還可以嘗試在原有實驗平臺上加上視覺反饋。 下面簡要分析一下誤差的來源：（1） 工作臺、基座的上下表面平行度誤差，腰關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸的垂直度誤差，以及其它關(guān)節(jié)之間的平行度誤差（2） 齒輪、軸承的間隙，齒形帶的變形不均勻（3） 裝配誤差（4） 各關(guān)節(jié)軸的回轉(zhuǎn)誤差，各連桿的受力變形誤差；（5） 運(yùn)行時，機(jī)械部分的振動（6） 電位器的滑動噪聲，以及電源的不穩(wěn)定都會導(dǎo)致反饋電壓的不準(zhǔn)確（7） 用程序?qū)崿F(xiàn)制動不如機(jī)械制動裝置反應(yīng)快 可以繼續(xù)探索的方向（1） 對于本文中的示教編程部分，將程序稍作修改，就能實現(xiàn)對示教程序的保存和離線修改，進(jìn)而也容易實現(xiàn)離線編程。（5） 關(guān)節(jié)角的方向及電位器的安裝關(guān)節(jié)角最好符合關(guān)節(jié)角坐標(biāo)系，并且電位器輸出電壓最好隨關(guān)節(jié)角的增大而增大，這樣便于編程。 （2） 最好安裝機(jī)械制動裝置 僅依靠程序來實現(xiàn)制動并不可靠，例如突然掉電，將無法制動。（2） 對關(guān)節(jié)軸電位器進(jìn)行重新標(biāo)定 由于標(biāo)定電壓不同，標(biāo)定曲線和所得的函數(shù)關(guān)系就不同，本文選用的是10v電壓。程序啟動或退出的時候，機(jī)器人應(yīng)停留在預(yù)設(shè)的參考點(diǎn)上，這個參考點(diǎn)在初始對話框函數(shù)BOOL CRobotDlg::OnInitDialog()中預(yù)先設(shè)置。為了便于對這些位置作修改，本文采用鏈表來動態(tài)存儲這些結(jié)構(gòu)體。 float Voltage4。選擇結(jié)果：kp=, ki=, kd=， t=10, n=10。 此后，針對這種反彈現(xiàn)象對程序作過多次修改，結(jié)果都不太理想，所以就嘗試換一種方法。但是，在不同的位置，重力對大臂或小臂的力矩不同，應(yīng)提供給電機(jī)的電壓也不同，如何選取電機(jī)的電壓呢？提供給電機(jī)的電壓小了，不足以抵抗重力的力矩；提供給電機(jī)的電壓大了，會使電機(jī)轉(zhuǎn)動，使大臂或小臂上升；所以，最好能通過程序來自適應(yīng)選擇這個制動電壓，方法有多種，下面是本文的設(shè)計過程。對于大功率的直流電機(jī)，一般采用PWM控制來調(diào)節(jié)運(yùn)行速度，這樣可以提高電路及電機(jī)的運(yùn)行效率，而本文中的電機(jī)功率并不是很大，為方便期間，采用了線性控制方法來調(diào)速。 研華公司的數(shù)據(jù)采集卡驅(qū)動程序中，附帶許多與板卡相關(guān)的函數(shù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以供使用，極大的方便了程序編寫。（1）. 實時顯示各個關(guān)節(jié)角，并且可以防止各個關(guān)節(jié)的運(yùn)動角度超出預(yù)定的關(guān) 節(jié)角范圍內(nèi)；（2）. 實現(xiàn)直流電機(jī)的伺服控制；（3）. 實現(xiàn)電機(jī)的自鎖；（4）. 實現(xiàn)示教編程及在線修改程序；（5）. 可以設(shè)置參考點(diǎn)，使機(jī)器人在空間有一個固定的參考位置，可以回參考點(diǎn)。電位器1的標(biāo)定，如圖 ： 圖 關(guān)節(jié)角1與電位計1的函數(shù)關(guān)系： a=電位器2的標(biāo)定圖 如圖 ：關(guān)節(jié)角2與電位計2的函數(shù)關(guān)系： a= 電位器3的標(biāo)定圖 如圖 ：關(guān)節(jié)角3與電位計3的函數(shù)關(guān)系： a= 電位器4的標(biāo)定圖 如圖 ：關(guān)節(jié)角4與電位計4的函數(shù)關(guān)系： a= 電位器5的標(biāo)定圖 如圖 ：電機(jī)5與電位計5的函數(shù)關(guān)系： a= 注：電位器和伺服放大器都需要一定的電壓，穩(wěn)定的電壓對于保證電位計反饋信號的真實性具有重大的影響；而伺服放大器是在12v~30v范圍內(nèi)工作的，電壓只要在此范圍內(nèi)即可。電位器安裝在機(jī)器人的各個關(guān)節(jié)輸出軸上，所以在關(guān)節(jié)角的運(yùn)動范圍內(nèi)，電位計的輸出電壓和關(guān)節(jié)角是一一對應(yīng)的，存在著一定的函數(shù)關(guān)系。它對外有三個引出端，其中兩個為固定端，另一個是中心抽頭。 ，為防止直流電機(jī)產(chǎn)生的噪聲影響電路的正常運(yùn)行，使用了光電耦合器4N25。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(jī)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)。 12位分辨率雙緩沖D/A轉(zhuǎn)換器 采樣速率可編程，最快達(dá)30KHz 在本設(shè)計中我們主要用到研華公司的PCL812PG和PCL726，其參數(shù)如下。芯片篩選要比一般個人計算機(jī)嚴(yán)格； 控制系統(tǒng)框圖在此選用研華工業(yè)控制機(jī),主頻233MHz,內(nèi)存128兆，32位數(shù)據(jù)總線。到目前為止，一般機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件平臺可以大致分為兩類：基于VME總線（Versamodel Eurocard由Motorola公司1981年推出的第一代32位工業(yè)開放標(biāo)準(zhǔn)總線）的系統(tǒng)和基于PC總線的系統(tǒng)。缺點(diǎn)在于：這種方法不如機(jī)械制動器工作可靠，斷電的時候?qū)⑹ブ苿幼饔?。但對于直流電機(jī)、同步電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)等各種不同類型的電機(jī)，必須分別采用適當(dāng)?shù)闹苿与娐?。因此這種制動器被稱為無勵磁動作型電磁制動器。機(jī)械制動器： 機(jī)械制動器有螺旋式自動加載制動器、盤式制動器、閘瓦式制動器和電磁制動器等幾種。齒形帶傳動是同步帶的一種，用來傳遞平行軸間的運(yùn)動或?qū)⒒剞D(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動，在本文中主要用于腰關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)的傳動。cm由于一般的電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)輸出的力矩較小，需要通過傳動機(jī)構(gòu)來增加力矩，提高帶負(fù)載能力。mm N基于上述驅(qū)動系統(tǒng)的特點(diǎn)和機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計要求，本文選用直流伺服電機(jī)驅(qū)動的方式對機(jī)器人進(jìn)行驅(qū)動。 很高較高機(jī)器人常用的驅(qū)動方式有液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動和電機(jī)驅(qū)動三種類型。 虛擬樣機(jī)場景下面更進(jìn)一步計算出所需要的電機(jī)力矩。 。本文采用回轉(zhuǎn)型傳動機(jī)構(gòu)。手指是直接與工件接觸的部件。接線盒子外面，有一個引入線出口和一個引出線出口。 圖1該機(jī)器人具有四個自由度 ，即腰關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)，都為轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)；還有一個用于夾持物料的機(jī)械手。 隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)的提高，機(jī)器人設(shè)計生產(chǎn)能力進(jìn)一步得到加強(qiáng)，尤其當(dāng)機(jī)器人的生產(chǎn)與柔性化制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合，從而改變目前機(jī)械制造的人工操作狀態(tài)，提高了生產(chǎn)效率。很快研制出國產(chǎn)化機(jī)器人，技術(shù)水平很快趕上美國并超過其他國家。麻省理工學(xué)院研制了具有有“手眼”系統(tǒng)的高識別能力微型機(jī)器人。19701972年，工業(yè)機(jī)器人處于技術(shù)發(fā)展階段。1967年，該公司生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人定型為1900型。修改封閉系統(tǒng)的代價是非常昂貴的，如果不進(jìn)行重新設(shè)計，多數(shù)情況下技術(shù)上是不可能的。制造業(yè)要求機(jī)器人系統(tǒng)具有更大的柔性和更強(qiáng)大的編程環(huán)境，適應(yīng)不同的應(yīng)用場合和多品種、小批量的生產(chǎn)過程。 在國外機(jī)械制造業(yè)中，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用較多，發(fā)展較快。 隨著工業(yè)機(jī)器人研究制造和應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，國際性學(xué)術(shù)交流活動十分活躍，歐美各國和其他國家學(xué)術(shù)交流活動開展很多。它設(shè)有微型電子計算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。 日本是工業(yè)機(jī)器人發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。其中的機(jī)械系統(tǒng)又叫操作機(jī)(Manipulator)，相當(dāng)于本文中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是機(jī)器人賴以完成工作任務(wù)的實體，通常由連桿和關(guān)節(jié)組成，由驅(qū)動－傳動系統(tǒng)提供動力，按控制系統(tǒng)的要求完成工作任務(wù)。機(jī)器人的這些組成部分并不是各自獨(dú)立的，或者說并不是簡單的疊加在一起，從而構(gòu)成一個機(jī)器人的。這些系統(tǒng)的性能就決定了機(jī)器人的性能。這種機(jī)器人在國外通常被稱之為“Mechanical Hand”，它是為主機(jī)服務(wù)的，由主機(jī)驅(qū)動。第二類是需要人工操作的，稱為操作機(jī)（Manipulator）。 機(jī)器人一般分為三類。 機(jī)器人是一種具有人體上肢的部分功能，工作程序固定的自動化裝置。專用機(jī)床是大批量生產(chǎn)自動化的有效辦法；程控機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等自動化機(jī)械是有效地解決多品種小批量生產(chǎn)自動化的重要辦法。首先，本文將設(shè)計機(jī)器人的底座、大臂、小臂和機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，然后選擇合適的傳動方式、驅(qū)動方式，搭建機(jī)器人的結(jié)構(gòu)平臺；在此基礎(chǔ)上，本文將設(shè)計該機(jī)器人的控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集卡和伺服放大器的選擇、反饋方式和反饋元件的選擇、端子板電路的設(shè)計以及控制軟件的設(shè)計，重點(diǎn)加強(qiáng)控制軟件的可靠性和機(jī)器人運(yùn)行過程的安全性，最終實現(xiàn)的目標(biāo)包括：關(guān)節(jié)的伺服控制和制動問題、實時監(jiān)測機(jī)器人的各個關(guān)節(jié)的運(yùn)動情況、機(jī)器人的示教編程和在線修改程序、設(shè)置參考點(diǎn)和回參考點(diǎn)。 摘 要 在當(dāng)今大規(guī)模制造業(yè)中，企業(yè)為提高生產(chǎn)效率，保障產(chǎn)品質(zhì)量，普遍重視生產(chǎn)過程的自動化程度，工業(yè)機(jī)器人作為自動化生產(chǎn)線上的重要成員，逐漸被企業(yè)所認(rèn)同并采用。關(guān)鍵詞：機(jī)器人，示教編程，伺服，制動ABSTRACT In the modern largescale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance t