机械的物理性能之外，还具备通用机械记忆智能的三元机械。第二类是需要人工操作的，称为操作机。它起源于原子军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机器人来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这范畴。二〇〇七年六月十三日星期三直流电机的伺服控制„„„„„„„„„„„„„„„„„„电机的自锁„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„示教编程及在线修改程序„„„„„„„„„„„„„„„„设置参考点及回参考点„„„„„„„„„„„„„„„„„第章总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„所完成的工作„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„设计经验„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„误差分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„可以继续探索的方向„„„„„„„„„„„„„„„„„„„致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„二〇〇七年六月十三日星期三第章绪论机器人概述在现代工业中，生产过化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工装配等生产是不连续的。〇七年六月十三日星期三第章绪论机器人概述在现代工业中，生产过程的机械化自动化已成为突出的主题。„„„„„„可以继续探索的方向„„„„„„„„„„„„„„„„„„„致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„二〇部分内容简介二〇〇七年六月十三日星期三直流电机的伺服控制„„„„„„„„„„„„„„„„„„电机的自锁„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„示教编程及在线修改程序„„„„„„„„„„„„„„„„设置参考点及回参考点„„„„„„„„„„„„„„„„„第章总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„所完成的工作„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„设计经验„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„误差分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„可以继续探索的方向„„„„„„„„„„„„„„„„„„„致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„二〇〇七年六月十三日星期三第章绪论机器人概述在现代工业中，生产过程的机械化自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效办法程控机床数控机床加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸搬运装配等作业，有待于进步实现机械化。机器人的出现并得到应用，为这些作业的机械化奠定了良好的基础。工业机器人多数是指程序可变编的的自动抓取搬运工件操作工具的装置国内称作工业机器人或通用机器人。机器人是种具有人体上肢的部分功能，工作程序固定的自动化装置。机器人具有结构简单成本低廉维修容易的优势，但功能较少，适应性较差。目前我国常把具有上述特点的机器人称为专用机器人，而把工业机械人称为通用机器人。简而言之，机器人就是用机器代替人手，把工件由个地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操纵工件进行加工。机器人般分为三类。第类是不需要人工操作的通用机器人，也即本文所研究的对象。它是种的不附属于主机的装置，可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。它是除具备普通机械的物理性能之外，还具备通用机械记忆智能的三元机械。第二类是需要人工操作的，称为操作机。它起源于原子军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机器人来进行探测月球等。工业中采用的锻造操作机也属于这范畴。第三类是专业机器人，主要附属于自动机床或自动生产线上，用以解决机床上下料和工件传送。这种机器人在国外通常被称之为，它是为主机服务的，由主机驱动。除少数外，工作程序般是固定的，因此是专用的。机器人按照结构形式的不同又可分为多种类型，其中关节型机器人以其结构紧凑，所占空间体积小，相对工作空间最大，甚至能绕过基座周围的些障碍物等这样些特点，成为机器人中使用最多的种结构形式，世界些著名机器人的本体部分都采用这种机构形式的机器人。要机器人像人样拿取东西，最简单的基本条件是要有套类似于指腕臂关节等部分组成的抓取和移动机构执行机构像肌肉那样使手臂运动的驱动传动系统像大脑那样指挥手动作的控制系统。这些系统的性能就决定了机器人的性能。般而言，机器人通常就是由执行机构驱动传动系统和控制系统这三部分组成，如图所示。二〇〇七年六月十三日星期三执行机构机器人控制系统驱动传动系统手部腕部臂部腰部基座部固定或移动电液或气驱动装置单关节伺服控制器关节协调及其它信息交换计算机图机器人的般组成对于现代智能机器人而言，还具有智能系统，主要是感觉装置视觉装置和语言识别装置等。目前研究主要集中在赋予机器人眼睛，使它能识别物体和躲避障碍物，以及机器人的触觉装置。机器人的这些组成部分并不是各自的，或者说并不是简单的叠加在起，从而构成个机器人的。要实现机器人所期望实现的功能，机器人的各部分之间必然还存在着相互关联相互影响和相互制约。它们之间的相互关系如图所示。位形检测控制系统二驱动传动装置执行机构工作对象智能系统控制系统图机器人各组成部分之间的关系机器人的机械系统主要由执行机构和驱动传动系统组成。执行机构是机器人赖以完成工作任务的实体，通常由连杆和关节组成，由驱动传动系统提供动力，按控制系统的要求完成工作任务。驱动传动系统主要包括驱动机构和传动系统。驱动机构提供机器人各关节所需要的动力，传动系统则将驱动力转换为满足机器人各关节力矩和运动所要求的驱动力或力矩。有的文献则把机器人分为机械系统驱动系统和控制系统三大部分。其中的机械系统又叫操作机，相当于本文中的执行机构部分。机器人的历史现状机器人首先是从美国开始研制的。年美国联合控制公司研制出第台机器人。它的结构特点是机体上安装回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机二〇〇七年六月十三日星期三构，控制系统是示教型的。日本是工业机器人发展最快应用最多的国家。自年从美国引进两种典型机器人后，如何选取电机的电压呢提供给电机的电压小了，不足以抵抗重力的力矩提供给电机的电压大了，会使电机转动，使大臂或小臂上升所以，最好能通过程序来自适应选择这个制动电压，方法有多种，下面是本文的设计过程。程序设计方法在调用在或函数时，先给电机个电压，使电机失去驱动力矩，同时调用函数获得此刻的关节位置，然后延时段时间比如，再给电机个小电压，形成个小的制动力矩，通过采样此刻位置看其是否能使关节制动如果不能，则使该电压值按照定的步长线性增加，以增大制动力矩这通过个循环实现，如果采样位置不再减小，则表示大臂或小臂已停止下落，可跳出循环。下图为程序流程图方法验证调用或函数使电机电压为，并采样此时位置，将电位器输出值存放在中考虑到大臂或小臂上升时的惯性，循环采样直到采样值跳出循环，表示大臂或小臂已经制动在自所位置了二〇〇七年六月十三日星期三用方法编写的程序，调用或函数后，对于正在上升的臂可以实现很好的制动，而对于下降的臂则不可靠，有时候下降的臂停止下落后会反弹又向上运动。定性分析其原因是由于上升的臂在电机失去驱动力矩后，在重力作用下会慢慢下落，下落初速度为，静止后的速度变化不大，制动时间短，容易制动而下降的臂失去驱动力矩后，在重力作用下仍以原来的速度下落，静止后的速度变化较大，制动时间长，很容易使制动电压的线性增长时，超过平衡重力所需要的电压，从而导致反弹现象的发生，其实质是由于电压的超调造成的。此后，针对这种反弹现象对程序作过多次修改，结果都不太理想，所以就尝试换种方法。程序设计方法二方法二采用传统的控制，电压超调后还可以减小，可以避免反弹现象的发生。下图为程序流程图调用或函数使电机电压为，并采样此时位置，将电位器输出值存放在中延时，再次采样，取得误差量进入循环延时，再次采样，取得误差量，使误差积累使电机输出电压二〇〇七年六月十三日星期三方法二验证由于方法二采用控制，需要选择合适的比例积分微分系数另外还要选择循环中的延时时间和循环次数。选择结果所以最终制动时间为总结对于方法二，其控制框图如图所示图示教编程及在线修改程序设计方法当机器人停止在个位置时，可以记录下在该位置所对应的组关节角，这组关节角用个结构体存储用函数控制循环次数，经过此循环后，跳出循环，大臂或小臂已停止下落实现制动二〇〇七年六月十三日星期三记录的位置同时显示在列表框中，记录位置不超过个。为了便于对这些位置作修改，本文采用链表来动态存储这些结构体。当记录结束以后，就可以运行刚才记录的系列位置了，由于采用链表结构存储程序，所以取用这些程序很方便，只需用个指针从链表首部开始取程序，逐行运行，至到链表末尾即可。程序运行的时候，机器人各个关节同时运动，工作效率高正在运行的那行程序，以高亮状态显示。另外，对于记录的位置可以做删除清空等操作。设置参考点及回参考点程序启动或退出的时候，机器人应停留在预设的参考点上，这个参考点在初始对话框函数中预先设置。在程序运行期间，使用者也可以自行设置。回参考点的程序和回放示教程序样，不过回参考点只是运行到个位置。第章总结所完成的工作对实验平台的改造本文利用的是报废的焊接机器人，要改造成送料机器人，不但要对末端执行机构进行重新设计，还要重新布线。对关节轴电位器进行重新标定由于标定电压不同，标定曲线和所得的函数