【正文】 其工程應(yīng)用的水平和國(guó)外比還有一定的距離，如：可靠性低于國(guó)外產(chǎn)品；機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國(guó)外比有差距；在應(yīng)用規(guī)模上，我國(guó)已安裝的國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約200臺(tái)，約占全球已安裝臺(tái)數(shù)的萬(wàn)分之四。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、?；O(shè)計(jì)，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。 我國(guó)的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“863”計(jì)劃的支持下，也取得了不少成果。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機(jī)器人、智能裝配機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)械等的開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面則剛剛起步，與國(guó)外先進(jìn)水平差距較大，需要在原有成績(jī)的基礎(chǔ)上，有重點(diǎn)地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實(shí)用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十五”后期立于世界先進(jìn)行列。2． 能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，控制，近程無(wú)線控制。在電腦上能利用機(jī)器人上的攝像頭進(jìn)行無(wú)線近程實(shí)時(shí)監(jiān)控。.現(xiàn)場(chǎng)工作控制系統(tǒng)是利用機(jī)器人的操作面板實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的初始化，調(diào)試，運(yùn)作等功能。 電腦無(wú)線近程監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從電腦的視頻窗口可以看到機(jī)器人的實(shí)時(shí)動(dòng)作。（2）近程無(wú)線控制器。主要是可以方便的進(jìn)行操作。3. 機(jī)器人設(shè)計(jì)及計(jì)算 手部設(shè)計(jì)手部（亦稱抓取機(jī)構(gòu)）結(jié)構(gòu)是根據(jù)特定的工件要求而設(shè)計(jì)的。吸附類中，有氣吸式和磁吸式；夾持類中，主要有夾鉗式。本設(shè)計(jì)采用夾鉗式的手部。一般情況下，多采用兩個(gè)手指，少數(shù)采用三指或多指。平移型手指的張開(kāi)閉合靠手指的平行移動(dòng)，適于夾持平板、方料。但這種手指結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、體積大，要求加工精度高。最后放棄該方案。樞軸支點(diǎn)為一個(gè)的，稱為單支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型；為兩個(gè)的，稱為雙支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型。本設(shè)計(jì)根據(jù)導(dǎo)師的要求和手指應(yīng)該簡(jiǎn)單小巧，容易控制的要求，最終確定手部方案為雙支點(diǎn)回轉(zhuǎn)型手指，液壓驅(qū)動(dòng)。采用點(diǎn)位控制或機(jī)械擋塊定位時(shí)，有較高的重復(fù)定位精度。使工業(yè)機(jī)械手的用途和通用性更廣。機(jī)械式只用于動(dòng)作簡(jiǎn)單的場(chǎng)合。夾緊力計(jì)算： ：安全系數(shù)，：工作情況系數(shù)： 其中 取手臂長(zhǎng)為500mm，根據(jù)手臂回轉(zhuǎn)ω〈90 可知 取 ： 方位系數(shù) 因?yàn)槭滞缶哂谢剞D(zhuǎn)功能，故夾緊方式為：手指水平放置夾垂直放置的工件。手腕上裝有手部回轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)。帶諧波減速器，減速比為100。本設(shè)計(jì)中步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)允許輸入最小為單位為1176。當(dāng)然還可以是更小的數(shù)值。176。手腕的直線運(yùn)動(dòng)是靠手臂上滾珠絲杠螺母的螺母推動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。所以該結(jié)構(gòu)比用直線光軸導(dǎo)柱要好。本設(shè)計(jì)采用MSB15E型直線導(dǎo)軌，如圖： 手臂設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求手臂能實(shí)現(xiàn)俯仰運(yùn)動(dòng)。手臂上裝有兩平行直線導(dǎo)軌。連接板上用螺栓將手腕和手部固定。手臂的俯仰也是用步進(jìn)電機(jī)，通過(guò)諧波減速帶動(dòng)的。 機(jī)身設(shè)計(jì)：機(jī)身要實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)功能，考慮到整個(gè)機(jī)身重量會(huì)很大，為了保持機(jī)身的穩(wěn)定性，其回轉(zhuǎn)支承采用止推軸承和深溝球軸承的組合來(lái)提高穩(wěn)定性。底座設(shè)計(jì)：底座固定在地面，上面裝有機(jī)身回轉(zhuǎn)電機(jī)，提供對(duì)機(jī)身的支承和回轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)。 電機(jī)的選擇：考慮到要盡量使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，這里使用同一型號(hào)的步進(jìn)電機(jī)，這樣會(huì)使得控制電路簡(jiǎn)單，編程也容易。設(shè)計(jì)要求最大的回轉(zhuǎn)角速度ω=90176。假設(shè)脈沖頻率為f則角速度ω=f v=f16/360二者之比為1：由此可以看出二者相差不是很大。電機(jī)的選擇：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱脈沖電動(dòng)機(jī)，是一種把電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成與脈沖數(shù)成正比的角位移或直線位移的執(zhí)行元件。同時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)還具有定位精度高、同步運(yùn)行特性好的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、繪圖機(jī)、衛(wèi)星天線、自動(dòng)記錄儀及數(shù)—模轉(zhuǎn)換器等設(shè)備上。由于各電機(jī)型號(hào)相同,因此以負(fù)載最大的機(jī)身回轉(zhuǎn)電機(jī)為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行電機(jī)的選擇計(jì)算. 整個(gè)機(jī)器人可以簡(jiǎn)化為如上圖的模型.根據(jù)機(jī)器人的機(jī)械圖,機(jī)身對(duì)回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大致估計(jì)為: 如此估計(jì)都是按照偏大,偏安全估計(jì)的.根據(jù)控制部分可知:機(jī)身的最大回轉(zhuǎn)角速度為36176。4 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 電路原理圖的繪制：見(jiàn)圖紙 PCB圖繪制：見(jiàn)圖紙 程序設(shè)計(jì)： 機(jī)器人使用說(shuō)明： 開(kāi)機(jī)：機(jī)器人進(jìn)入速度設(shè)置模式，該模式有低、中、高三種選擇，分別對(duì)應(yīng)數(shù)字鍵0、2。按下數(shù)字鍵0、2，LED 上可以顯示所按的數(shù)字，按確定鍵就可以保存速度模式。按下數(shù)字鍵后，如果想取消，則按退格鍵C ，如果按下其他數(shù)字鍵或功能鍵，都不會(huì)產(chǎn)生什么影響，LED也不會(huì)亮。不按下任何鍵或按按鍵后沒(méi)有回車，都不會(huì)更改默認(rèn)值。進(jìn)入手動(dòng)模式。一直按下按鈕，則電機(jī)會(huì)一直運(yùn)轉(zhuǎn)，松開(kāi)按鈕，電機(jī)停轉(zhuǎn)。如果想反轉(zhuǎn)，先按下反向鍵S15，再按運(yùn)轉(zhuǎn)鍵，就可以使對(duì)應(yīng)的電機(jī)實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。給定量進(jìn)給模式：先按下要使之運(yùn)動(dòng)的電機(jī)按鍵，再輸入要運(yùn)動(dòng)的位移或角度，按回車就可以使機(jī)器人動(dòng)作，反轉(zhuǎn)也時(shí)先按反向鍵，再按運(yùn)行鍵。數(shù)據(jù)輸入可以是一位，也可以是兩位，三位但要注意不能超過(guò)運(yùn)行距離的上限，碰到行程開(kāi)關(guān)會(huì)自動(dòng)停止。自動(dòng)運(yùn)行模式：按下回車鍵后開(kāi)始自動(dòng)運(yùn)行。運(yùn)行已此完畢，如果不按回車鍵，則不會(huì)運(yùn)動(dòng)，按下回車鍵，會(huì)重復(fù)運(yùn)行一次同樣的路線。進(jìn)入速度設(shè)置模式。附:程序流程圖開(kāi)始初始化速度設(shè)置手動(dòng)運(yùn)行定量運(yùn)動(dòng)自動(dòng)運(yùn)行定時(shí)中斷程序給電機(jī)發(fā)脈沖定時(shí)中斷程序給電機(jī)發(fā)脈沖定時(shí)中斷程序給電機(jī)發(fā)脈沖 端子分配表:1．輸入端子:鍵盤: S0S17 S0S7 為數(shù)字鍵07， 其值可以直接讀入，然后取反就是對(duì)應(yīng)的鍵值了 S8S9 為數(shù)字鍵89， 其值要讀入后取反，并且要調(diào)整才能得到對(duì)應(yīng)的鍵值。這使得讀鍵稍微有點(diǎn)麻煩，但比起矩陣式鍵盤以及其他方式的鍵盤方便了很多，可以不用花費(fèi)時(shí)間和精力在鍵值的判斷上，大大節(jié)省了，編程的時(shí)間，提高了編程的效率。具體分配如下： S10 ： 手部夾緊和放松按鍵。如果部按反向鍵直接按S10S14，則運(yùn)轉(zhuǎn)方向?yàn)檎D(zhuǎn)，這種鍵盤功能模式可以節(jié)省鍵盤的數(shù)目。S16S17 對(duì)應(yīng)為功能鍵一部分。按鍵時(shí)間大于3秒則使程序自動(dòng)切換到下一運(yùn)行模式，小于3秒則起回車鍵的作用，具體的使用方法在各個(gè)子程序里面會(huì)有所不同。 說(shuō)明：鍵盤電路采用三片74LS148輸入P1口的，74LS148是83優(yōu)先編碼器，其輸入具有不同的優(yōu)先級(jí)，可以防止串鍵。S17優(yōu)先級(jí)最高。不必再使用軟件方法防止串鍵。 鍵盤碼值表：說(shuō)明P17P16P15P14P13P12P11P10PC2PC1PC0無(wú)無(wú)鍵按下11111111000第三鍵盤區(qū)S0數(shù)字鍵011111111100S1數(shù)字鍵111111110100S2數(shù)字鍵211111101100S3數(shù)字鍵311111100100S4數(shù)字鍵411111011100S5數(shù)字鍵511111010100S6數(shù)字鍵611111001100S7數(shù)字鍵711111000100S8數(shù)字鍵811111111110第二鍵盤區(qū)S9數(shù)字鍵911110111110S10手轉(zhuǎn)11101111110S11手伸縮11100111110S12臂俯仰11011111110S13機(jī)身轉(zhuǎn)11010111110S14夾緊放松11001111110S15反向控制11000111110S16回車鍵A0111111111一區(qū)S17退格鍵C00111111111 鍵盤碼值表取反值：說(shuō)明P17P16P15P14P13P12P11P10值無(wú)無(wú)鍵按下0000000000HS0數(shù)字鍵00000000000HS1數(shù)字鍵10000000101HS2數(shù)字鍵20000001002HS3數(shù)字鍵30000001103HS4數(shù)字鍵40000010004HS5數(shù)字鍵50000010105HS6數(shù)字鍵60000011006HS7數(shù)字鍵70000011107HS8數(shù)字鍵80000000000HS9數(shù)字鍵90000100008HS10手轉(zhuǎn)0001000010HS11手伸縮0001100018HS12臂俯仰0010000020HS13機(jī)身轉(zhuǎn)0010100028HS14夾緊放松0011000030HS15反向控制0011100038HS16回車鍵A1000000080HS17退格鍵C110000000C0H 行程開(kāi)關(guān)：K0K7說(shuō)明P23P22P21P20取反P22P21P20K0手正轉(zhuǎn)限位1111000K1手反轉(zhuǎn)限位1110001K2手伸限位1101010K3手縮限位1100011K4臂仰限位1011100K5臂俯限位1010101K6機(jī)身正轉(zhuǎn)限位1001110K7機(jī)身反轉(zhuǎn)限位1000111無(wú)到位無(wú)開(kāi)關(guān)閉和0111000 根據(jù)行程開(kāi)關(guān)的碼值表可以看出，如果想檢測(cè)是否有行程開(kāi)關(guān)到位，只需檢測(cè)P23是否為1即可，為1則有行程開(kāi)關(guān)閉和，為0則沒(méi)有，如果想知道是哪個(gè)行程開(kāi)關(guān)到位，則讀P2口，查一下P22P21P20的取反值就行了。編程時(shí)根據(jù)此字節(jié)的值來(lái)判斷機(jī)器人要執(zhí)行什么子程序具體規(guī)定如下： 00H01H02H03H其他值速度設(shè)置模式手動(dòng)運(yùn)行模式給定量進(jìn)給模式自動(dòng)運(yùn)行模式跳到手動(dòng)模式3AH3EH ：顯示緩存區(qū)具體分配如下：3AH3BH3CH3DH3EHD8D15D0D7LED3LED2LED1 5AH5BH ：電機(jī)輸出緩存 5AH：PA口數(shù)據(jù) 5BH：PB口數(shù)據(jù)58H ：電機(jī)的轉(zhuǎn)速狀態(tài)低速中速高速00H01H02H注：默認(rèn)值為中速 01H4AH4FH：電機(jī)低、中、高各轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的定時(shí)器的值，通過(guò)速度設(shè)置程序可以選擇其中的一組來(lái)作為定時(shí)值來(lái)提供不同的轉(zhuǎn)速。/s v=40mm/sω=18176。/s v=160mm/s注：速度的計(jì)算方法 以中速的為例：由TL0和TH0的值可以算出脈沖時(shí)間間隔為1ms，即脈沖頻率為1Khz回轉(zhuǎn)電機(jī)所用的諧波減速器減速比為100，絲杠螺母的導(dǎo)程為16mm 176。247。/s 伸縮速度 v=11000 247。 50H57H ：各電機(jī)的脈沖數(shù)，每個(gè)電機(jī)占兩個(gè)字節(jié)50H51H52H53H54H55H56H57H機(jī)身回轉(zhuǎn)電機(jī)脈沖數(shù)臂俯仰電機(jī)脈沖數(shù)手臂伸縮電機(jī)脈沖數(shù)手腕回轉(zhuǎn)電機(jī)脈沖數(shù)40H42H ：數(shù)據(jù)輸入緩存在給定量進(jìn)給程序中，需要輸入進(jìn)給的角度或直線位移，由于輸入的值不是一個(gè)確定的數(shù)，有可能是三位的，兩位的，也有可能是一位的，但這些數(shù)都是有效且合理的，所以都要處理好。以保證記錄的準(zhǔn)確性。本設(shè)計(jì)中COUNT 子程序就是針對(duì)此的專門計(jì)算程序，它把輸入的不確定位數(shù)的位移或角度（十進(jìn)制）轉(zhuǎn)化成相應(yīng)電機(jī)的脈沖目，并存入該電機(jī)的脈沖數(shù)目存儲(chǔ)單元。45H ：給定量進(jìn)給程序中標(biāo)明當(dāng)前輸入數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)電機(jī)的字節(jié)。狀態(tài)標(biāo)志位：70H行程開(kāi)關(guān)到位狀態(tài)標(biāo)志位，未到為1，到