【正文】 本次畢業(yè)設(shè)計，學(xué)生收獲頗多，這與于老師的悉心指導(dǎo)是分不開的。致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計，是于德弘老師考慮到學(xué)生日后的研究方向而特意為我安排的。（5） 控制界面如果用LabView設(shè)計，可能會更方便些。（3） 通過虛擬場景和網(wǎng)絡(luò)，也可以進(jìn)一步實現(xiàn)對機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制。（2） 可以用Opengl或者ADAMS訂作一個虛擬場景，進(jìn)而實現(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(jī)構(gòu)，所以綜合疊加起來，末端誤差可能會較大，并且重復(fù)精度不夠。 誤差分析 本文中每個關(guān)節(jié)的角度誤差在177。這導(dǎo)致電位器反饋電壓并不準(zhǔn)確。 （3） 電機(jī)上應(yīng)安裝放電回路 電機(jī)相當(dāng)于一個線圈，在電機(jī)啟動或者停止瞬間，會產(chǎn)生很高的感應(yīng)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。 設(shè)計經(jīng)驗（1） 底座設(shè)計成長方體不合理當(dāng)腰關(guān)節(jié)在不同的位置時，肩關(guān)節(jié)運動的下限不同，不便于編程；最好將底座設(shè)計成圓柱體，并且下面帶有法蘭支撐。（3） 設(shè)計端子板電路及驅(qū)動電路 端子板是計算機(jī)、板卡控制信號端與機(jī)器人電路端的“橋梁”，承擔(dān)著信號調(diào)理、驅(qū)動放大等任務(wù)。 第5章 總結(jié) 所完成的工作（1） 對實驗平臺的改造 本文利用的是報廢的焊接機(jī)器人，要改造成送料機(jī)器人，不但要對末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計，還要重新布線。在程序運行期間，使用者也可以自行設(shè)置。另外，對于記錄的位置可以做刪除、清空等操作。當(dāng)記錄結(jié)束以后，就可以運行剛才記錄的一系列位置了，由于采用鏈表結(jié)構(gòu)存儲程序，所以取用這些程序很方便，只需用一個指針從鏈表首部開始取程序，逐行運行，至到鏈表末尾即可。 }記錄的位置同時顯示在列表框中，記錄位置不超過1000個。 float Voltage5。 float Voltage3。所以最終制動時間為n*t=100ms總結(jié)： 對于方法二，：設(shè)計方法：當(dāng)機(jī)器人停止在某個位置時，可以記錄下在該位置所對應(yīng)的一組關(guān)節(jié)角，這一組關(guān)節(jié)角用一個結(jié)構(gòu)體存儲 struct position { float Voltage1。誤差積累sume+=fabs(e1)使電機(jī)輸出電壓v=kp*e1+ki*sume+kd*(e1e2)用for函數(shù)控制循環(huán)次數(shù)，經(jīng)過n此循環(huán)后，跳出循環(huán)，大臂或小臂已停止下落實現(xiàn)制動方法二驗證：由于方法二采用PID控制，需要選擇合適的比例、積分、微分系數(shù)；另外還要選擇for()循環(huán)中的延時時間t和循環(huán)次數(shù)n。程序設(shè)計方法二：方法二采用傳統(tǒng)的PID控制，電壓超調(diào)后還可以減小，可以避免反彈現(xiàn)象的發(fā)生。 定性分析其原因是由于上升的臂在電機(jī)失去驅(qū)動力矩后，在重力作用下會慢慢下落，下落初速度為0，靜止后的速度變化不大，制動時間短，容易制動；而下降的臂失去驅(qū)動力矩后，在重力作用下仍以原來的速度下落，靜止后的速度變化較大，制動時間長，很容易使制動電壓的線性增長時，超過平衡重力所需要的電壓，從而導(dǎo)致反彈現(xiàn)象的發(fā)生，其實質(zhì)是由于電壓的超調(diào)造成的。程序設(shè)計方法一： 在調(diào)用在OnT2Button()或OnT3Button()函數(shù)時，先給電機(jī)一個0電壓，使電機(jī)失去驅(qū)動力矩，同時調(diào)用position_now(USHORT ka1_chan)函數(shù)獲得此刻的關(guān)節(jié)位置，再給電機(jī)一個小電壓，形成一個小的制動力矩，通過采樣此刻位置看其是否能使關(guān)節(jié)制動；如果不能，則使該電壓值按照一定的步長線性增加，以增大制動力矩；這通過一個while()循環(huán)實現(xiàn)，如果采樣位置不再減小，則表示大臂或小臂已停止下落，可跳出循環(huán)。解決思路：大臂和小臂在電機(jī)運轉(zhuǎn)時不會由于重力而掉落，在電機(jī)停止的時候卻會下落，因為電機(jī)一旦停止，就失去了驅(qū)動力矩，因此若想讓大臂和小臂停止在預(yù)定位置，應(yīng)該在此位置給關(guān)節(jié)電機(jī)施加一個電壓，讓它擔(dān)負(fù)起大臂或小臂，而不讓其由于重力而下落。以關(guān)節(jié)1為例，與該模塊相關(guān)的函數(shù)有OnZ1Button(), OnF1Button(), OnT1Button()，它們分別表示用來控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止，其中電機(jī)的運行速度靠輸入的電壓值調(diào)節(jié)；另外一個函數(shù)OnRun1Button()是用來實現(xiàn)電機(jī)的位置伺服控制，在預(yù)定的關(guān)節(jié)角范圍內(nèi)，電機(jī)可以運行到任何一輸入的位置停止。在void CRobotDlg::OnChangeAngle?Edit()函數(shù)中（?表示1，2，3，4，5），將換算出的角度與該關(guān)節(jié)預(yù)設(shè)的運動范圍作比較，看其是否在此區(qū)間內(nèi)，否則彈出警告對話框，并且自動停止該關(guān)節(jié)的運動。 本文采用了Visual C++作為編程工具。編程的任務(wù)其實就是用計算機(jī)控制數(shù)據(jù)采集卡使之發(fā)出或獲取一系列數(shù)字量、模擬量。 實現(xiàn)方法 以模塊化程序設(shè)計思想為指導(dǎo)，以預(yù)期要實現(xiàn)的功能作為各個模塊，設(shè)計控制軟件。第4章 控制系統(tǒng)軟件以上完成了機(jī)器人的本體設(shè)計和控制系統(tǒng)硬件的搭建，下面將通過設(shè)計控制軟件，使計算機(jī)通過數(shù)據(jù)采集卡有條不紊地向外部發(fā)送指揮信號，最終驅(qū)動機(jī)器人各個關(guān)節(jié)的運動，使之按照人的意愿“工作”。本文采用DH1715A3型 雙路穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，可以提供0~32v電壓輸出和0~2A電流輸出。下面即是對各個關(guān)節(jié)的進(jìn)行電位計標(biāo)定。從理論上來講，電位器應(yīng)該是線性的測量元件，但由于電位器的滑動噪聲以及滑線電阻的工作過程中的磨損，這種函數(shù)關(guān)系并非理想的線性關(guān)系，而是存在一定的偏移。對于該機(jī)器人已經(jīng)足夠了。轉(zhuǎn)動或調(diào)節(jié)電位器轉(zhuǎn)動軸，其中心抽頭與固定端之間的電阻將發(fā)生變化。電位器是一種可調(diào)電阻，也是電子電路中用途最廣泛的元器件之一。在機(jī)電一體化技術(shù)中，光電耦合電路是重要的接口電路。②．將每一路信號經(jīng)過各自的傳送路線到達(dá)端子板后，可以根據(jù)各路信號和傳送路線的特點，在端子板上對各路信號進(jìn)行簡單的調(diào)理，如經(jīng)電阻衰減、分流或經(jīng)過RC低通濾波后進(jìn)入采集卡。 不同的被測信號通過不同的傳送路線到采集卡，而采集卡在工控機(jī)機(jī)箱內(nèi)，不變直接連接到工業(yè)系統(tǒng)中的各種傳感器或執(zhí)行器。 在驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計過程中，主要是對伺服電機(jī)的驅(qū)動，本文中利用報廢機(jī)器人上的maxon電機(jī)驅(qū)動關(guān)節(jié)，因此同樣選用maxon伺服電機(jī)驅(qū)動器（maxon motor control4QDC Servo Control LSC 30/2）進(jìn)行驅(qū)動，這是專門針對maxon電機(jī)設(shè)計的伺服電機(jī)放大控制器，具有很強(qiáng)的控制功能和穩(wěn)定性，電源電壓12~30v之間，2接線端子接伺服電機(jī)，直接給電機(jī)供電，3，4接線端與電源相連，8接控制電壓，通過數(shù)據(jù)采集卡輸出的模擬電壓信號進(jìn)入這兩個接線端來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速大小和正反轉(zhuǎn)，114接測速計（本文中未用），10之間是一個光耦合器，輸入“準(zhǔn)備好”信號。 16路數(shù)字量輸入及16路數(shù)字量輸出 6路獨立D/A輸出 帶DMA或中斷的A/D 2路12位模擬量輸出 PCL812PG主要特點： 對環(huán)境（如溫度、濕度、灰塵等）的要求要比一般計算機(jī)低得多。芯片驅(qū)動能力較強(qiáng)；與普通個人計算機(jī)相比工業(yè)控制PC機(jī)有以下優(yōu)點：底板有9個ISA插槽，4個PCI插槽，帶VGA顯示器。因此本文選定PC+數(shù)據(jù)采集卡的控制方式。近年來，隨著PC機(jī)性能的快速發(fā)展，可靠性大為提高，價格卻大幅度降低，以PC機(jī)為核心的控制系統(tǒng)已廣泛被機(jī)器人控制領(lǐng)域所接受。一般常用的控制系統(tǒng)硬件平臺應(yīng)滿足：硬件系統(tǒng)基于標(biāo)準(zhǔn)總線機(jī)構(gòu)，具有可伸縮性；硬件結(jié)構(gòu)具有必要的實時計算能力；硬件系統(tǒng)模塊化，便于添加或更改各種接口、傳感器和特殊計算機(jī)等；低成本。第3章 控制系統(tǒng)硬件 控制系統(tǒng)模式的選擇構(gòu)建機(jī)器人平臺的核心是建立機(jī)器人的控制系統(tǒng)。 采用電氣制動器，其優(yōu)點在于：在不增加驅(qū)動系統(tǒng)質(zhì)量的同時又具有制動功能，這是非常理想的情況，而在機(jī)器人上安裝機(jī)械制動器會使質(zhì)量有所增加，故應(yīng)盡量避免。 本文中，該機(jī)器人實驗平臺未安裝機(jī)械制動器，因此機(jī)器人的肩關(guān)節(jié)和軸關(guān)節(jié)在停止轉(zhuǎn)動的時候，會因為重力因素而下落。換言之，伺服電機(jī)是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，可將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，同時也能通過其反過程來達(dá)到制動的目的。又因為這種制動器常用于安全制動場合，所以也稱為安全制動器。從原理上講，這種制動器就是用彈簧力制動的盤式制動器，只有勵磁電流通過線圈時制動器打開，這時制動器不起制動作用，而當(dāng)電源斷開線圈中無勵磁電流時，在彈簧力的作用下處于制動狀態(tài)的常閉方式。其中最典型的是電磁制動器。在機(jī)器人機(jī)構(gòu)中，學(xué)要使用制動器的情況如下：① 特殊情況下的瞬間停止和需要采取安全措施② 停電時，防止運動部分下滑而破壞其他裝置。 。為減小機(jī)構(gòu)運行過程的沖擊和振動，并且不降低控制精度，采用了齒形帶傳動。對機(jī)器人的傳動機(jī)構(gòu)的一般要求有：（1）結(jié)構(gòu)緊湊，即具有相同的傳動功率和傳動比時體積最小，重量最輕；（2）傳動剛度大，即由驅(qū)動器的輸出軸到連桿關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)軸在相同的扭矩時角度變形要小，這樣可以提高整機(jī)