【正文】 老師公務繁忙，但是還是經(jīng)常抽時間來視察學生畢業(yè)設計進度，就畢業(yè)設計過程中遇到的問題給予耐心指導，敦敦教誨，身體力行。通過這次訓練，提高了自己的動手能力、設計能力和編程水平，為學生日后順利進入機器人這一深邃的科研領域作下了鋪墊。通過進一步完善控制方式和控制結構，可以將控制系統(tǒng)的軟件嵌入到嵌入式系統(tǒng)上去?？梢岳^續(xù)探索的方向：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，進而也容易實現(xiàn)離線編程；可以用Opengl或者ADAMS訂作一個虛擬場景，可實現(xiàn)虛擬示教編程，這樣會更加安全和方便。左右，由于是開環(huán)機構，所以綜合疊加起來，末端誤差可能會較大，并且重復精度不夠。誤差分析：本文中每個關節(jié)的角度誤差在177。設計經(jīng)驗：底座設計成長方體不合理，當腰關節(jié)在不同的位置時，肩關節(jié)運動的下限不同，不便于編程；最好將底座設計成圓柱體，并且下面帶有法蘭支撐； 最好安裝機械制動裝置，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；電機上應安裝放電回路，電機相當于一個線圈，在電機啟動或者停止瞬間，會產(chǎn)生很高的感應電動勢，很可能會對電路中的元器件造成破壞，所以要加上穩(wěn)壓或者續(xù)流元件；電位器輸出電壓會在一定范圍內會有無規(guī)則的波動，由于電位器材料電阻率分布的不均勻以及電刷滑動時接觸電阻的無規(guī)律變化，會引起所謂的“滑動噪聲”?；貐⒖键c的程序和回放示教程序一樣，不過回參考點只是運行到一個位置。 設置參考點及回參考點程序啟動或退出的時候，機器人應停留在預設的參考點上，這個參考點在初始對話框函數(shù)BOOL CRobotDlg::OnInitDialog()中預先設置。程序運行的時候，機器人各個關節(jié)同時運動，工作效率高；正在運行的那行程序，以高亮狀態(tài)顯示。為了便于對這些位置作修改，本文采用鏈表來動態(tài)存儲這些結構體。 struct position *next。 float Voltage4。 float Voltage2。選擇結果：kp=, ki=, kd=， t=10, n=10。 下圖為程序流程圖2：調用OnT2Button()或OnT3Button()函數(shù)使電機電壓為0，并采樣此時位置，將電位器輸出值存放在fVoltage_former中延時tms，再次采樣，取得誤差量e1= fVoltage_former fVoltage進入for循環(huán)延時tms，再次采樣，取得誤差量，使e2=e1，e1= fVoltage_former fVoltage。 此后，針對這種反彈現(xiàn)象對程序作過多次修改，結果都不太理想，所以就嘗試換一種方法。下圖為程序流程圖1：調用OnT2Button()或OnT3Button()函數(shù)使電機電壓為0，并采樣此時位置，將電位器輸出值存放在fVoltage_former中考慮到大臂或小臂上升時的慣性，循環(huán)采樣一直到采樣值fVoltage=fVoltage_former跳出循環(huán)，表示大臂或小臂已經(jīng)開始下落了在當大臂或小臂下降時，循環(huán)采樣一直到采樣值fVoltage=fVoltage_former跳出循環(huán)，表示大臂或小臂已經(jīng)制動在自鎖位置了 程序流程圖1方法一驗證：用方法一編寫的程序，調用OnT2Button()或OnT3Button()函數(shù)后，對于正在上升的臂可以實現(xiàn)很好的制動，而對于下降的臂則不可靠，有時候下降的臂停止下落后會反彈又向上運動。但是，在不同的位置，重力對大臂或小臂的力矩不同，應提供給電機的電壓也不同，如何選取電機的電壓呢？提供給電機的電壓小了，不足以抵抗重力的力矩；提供給電機的電壓大了，會使電機轉動，使大臂或小臂上升；所以，最好能通過程序來自適應選擇這個制動電壓，方法有多種，下面是本文的設計過程。 電機的自鎖，所以必須通過軟件程序實現(xiàn)關節(jié)的自鎖，尤其是肩關節(jié)和肘關節(jié)的自鎖。 直流電機的伺服控制對于大功率的直流電機，一般采用PWM控制來調節(jié)運行速度，這樣可以提高電路及電機的運行效率，而本文中的電機功率并不是很大，為方便期間，采用了線性控制方法來調速。 實時顯示各個關節(jié)角及運動范圍控制 在BOOL CRobotDlg::OnInitDialog()函數(shù)中，設置定時器SetTimer(1, gwScanTime, NULL)，然后在void CRobotDlg::OnTimer(UINT nIDEvent)函數(shù)中，通過調用bool CRobotDlg::position_now(USHORT ka1_chan)，采樣電位器輸出電壓，通過前面的電位器標定函數(shù)，換算出各個關節(jié)的角度，并顯示出來。 研華公司的數(shù)據(jù)采集卡驅動程序中，附帶許多與板卡相關的函數(shù)和數(shù)據(jù)結構以供使用，極大的方便了程序編寫。 ，工控機通過數(shù)據(jù)采集控制。 預期的功能 ，并且可以防止各個關節(jié)的運動角度超出預定的關節(jié)角范圍內；；；； ，使機器人在空間有一個固定的參考位置，可以回參考點。這里設定兩路電壓輸出：——供給伺服放大器運行，——保證電位計的正常工作。電位器1的標定，如圖 ：圖 電位器1的標定關節(jié)角1與電位計1的函數(shù)關系： a=電位器2的標定 圖 電位器2的標定如圖 ：關節(jié)角2與電位計2的函數(shù)關系： a= 電位器3的標定 圖 電位器3的標定如圖 ：關節(jié)角3與電位計3的函數(shù)關系： a= 電位器4的標定 圖 電位器4的標定如圖 ：關節(jié)角4與電位計4的函數(shù)關系： a= 電位器5的標定 圖 電位器5的標定如圖 ：電機5與電位計5的函數(shù)關系： a= 注： 電源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范圍內工作的，電壓只要在此范圍內即可。電位器的標定就是根據(jù)在各個角度處測量的電壓值，擬合出一條直線，近似替代真實的函數(shù)關系。電位器安裝在機器人的各個關節(jié)輸出軸上，所以在關節(jié)角的運動范圍內，電位計的輸出電壓和關節(jié)角是一一對應的，存在著一定的函數(shù)關系。本文采用的電位器是單圈的，也就是說各關節(jié)的運動角度小于360186。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。其中PCL812PG通過五路數(shù)字量輸出來控制電機電路的通斷，PCL726通過五路模擬量輸出來控制電機的正反轉和運行速度，另外PCL812PG還負責采集五個電位器的電壓，以此將電機的運行角度反饋給計算機。 端子板電路，為防止直流電機產(chǎn)生的噪聲影響電路的正常運行，使用了光電耦合器4N25。端子板的主要作用有兩個：，給每一路輸入、輸出信號提供單獨的信號線和地線，使每一路通道可單獨接通或斷開，系統(tǒng)檢修和排除故障時不必全部停止運行。在伺服控制器前面，有5個旋鈕調節(jié)器用來調節(jié)電機的五個參數(shù)，下邊有10個DIP開關，用來選擇控制器工作狀態(tài)。PCL726主要特點： 6路獨立D/A輸出 ； 12位分辨率雙緩沖D/A轉換器 ； 16路數(shù)字量輸入及16路數(shù)字量輸出；多種電壓范圍：+/10V，+/5V，0—+5V，0—+10V和4—20mA電流環(huán)。 數(shù)據(jù)采集卡在本設計中我們主要用到研華公司的PCL812PG和PCL726，其參數(shù)如下。其性能價格比優(yōu)越，兼容性好，有利于軟硬件維護和升級。 控制系統(tǒng)的搭建 控制系統(tǒng)框圖 工控機在此選用研華工業(yè)控制機,主頻233MHz,內存128兆，32位數(shù)據(jù)總線。基于PC機控制系統(tǒng)一般包括單PC控制模式，PC+PC的控制模式，PC+分布式控制器的控制模式，PC+DSP運動控制卡的控制模式，PC+數(shù)據(jù)采集卡的控制模式，由于基于采集卡的控制方式靈活，成本低廉，有利于本文設計中的廢物利用，在程序和算法上可以自主編制各類算法，適合本課題研究的需要。到目前為止，一般機器人控制系統(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)開放標準總線）的系統(tǒng)和基于PC總線的系統(tǒng)。首先需要選擇硬件平臺，