可用于生產(chǎn)線的工業(yè)機(jī)器人研究
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隨著信息技術(shù)、材料技術(shù)、新能源技術(shù)等新技術(shù)與制造技術(shù)的相互交叉、滲透、融合，現(xiàn)在的制造業(yè)與過去相比有了許多重大而深刻的變化。El益增長的復(fù)雜性是現(xiàn)在制造業(yè)的一個(gè)重要特點(diǎn)，這不僅表現(xiàn)在制造系統(tǒng)中，還表現(xiàn)在所制造的產(chǎn)品，制造過程以及企業(yè)的結(jié)構(gòu)中。這種復(fù)雜性為工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展提供了一個(gè)好的機(jī)遇，當(dāng)然，也是一種挑戰(zhàn)!東莞理工學(xué)院處于東莞松山湖高新開發(fā)區(qū)，東莞作為一個(gè)現(xiàn)代制造業(yè)名城，正處于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的最關(guān)鍵時(shí)期，如果能適時(shí)的把工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用到各企業(yè)生產(chǎn)線的改造中，無疑將有著巨大的空間和前景。
本工業(yè)機(jī)器人是一種精密型裝配機(jī)器人，采用四軸伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)四軸空間聯(lián)動(dòng)，配置不同工具包可實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)、碼垛、裝配等工作，具有速度快、精度高、柔性好等特點(diǎn)，采用交流伺機(jī)服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由操作機(jī)（機(jī)械本體）、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和傳感裝置構(gòu)成：
（1）操作機(jī)：通過有限元分析、模態(tài)分析及仿真設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的運(yùn)用，機(jī)器人操作機(jī)已實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化設(shè)計(jì)。
（2）控制器：由開始應(yīng)用香港固高科技有限公司的GT系列運(yùn)動(dòng)控制器到自主開發(fā)基于ARM9的控制器，并且實(shí)現(xiàn)了軟件伺服和全數(shù)字控制。
（3）伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：采用富士伺服器。
（4）傳感裝置：正在嘗試使用激光傳感器、視覺傳感器和力傳感器在機(jī)器人系統(tǒng)中應(yīng)用，這樣就能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)線上物體的自動(dòng)定位以及精密裝配作業(yè)等，大大提高了機(jī)器人的作業(yè)性能和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。
（5）網(wǎng)絡(luò)通信：機(jī)器人控制器已實(shí)現(xiàn)了與Canbus、Profibus總線及一些網(wǎng)絡(luò)的連接，使機(jī)器人由過去的獨(dú)立應(yīng)用向網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用邁進(jìn)了一大步，也使機(jī)器人由過去的專用設(shè)備向標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備發(fā)展。
2數(shù)據(jù)通信方式
由于串行通信所用的傳輸線少，傳輸?shù)木嚯x長，有利于實(shí)時(shí)控制和管理，所以本系統(tǒng)采用了串行通信方式，“串行通信”時(shí)，數(shù)據(jù)在一根數(shù)據(jù)線上～位一位地進(jìn)行傳輸，每一位數(shù)據(jù)都占用某一固定的時(shí)間段，但由于計(jì)算機(jī)CPU與接口之間按并行方式傳輸，接口與外設(shè)之間按串行方式傳輸，因此在串行接口中必須有“接受移位寄存器”和“發(fā)送移位寄存器”，負(fù)責(zé)串行數(shù)據(jù)和并行數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換，能夠完成“串——>并”轉(zhuǎn)換功能的電路稱為“通用異步收發(fā)器”。在傳輸?shù)乃俣壬?，串行通信明顯低于并口通信，但是串行通信的成本低、通信距離長的優(yōu)勢(shì)是顯而易見的。
信息傳輸在一個(gè)方向上只占用一根通信線，這根線既作數(shù)據(jù)線又作聯(lián)絡(luò)線，上位機(jī)與機(jī)器人間的協(xié)議按照如下三個(gè)級(jí)別來組織的。
（1）物理層：是指用來執(zhí)行這種通信的硬件，包括數(shù)據(jù)線和控制線本系統(tǒng)中采用RS232串口，機(jī)器人一端為9針D形接頭，另一端RJ-45接頭連到了終端服務(wù)器TerminalServer擴(kuò)展的串行接口上，然后通過終端服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)接口與FMS局域網(wǎng)相連、最終實(shí)現(xiàn)與機(jī)器人控制算機(jī)的連接。硬件平臺(tái)如圖1。
（2）數(shù)據(jù)鏈路層：該層是一種低級(jí)的通信協(xié)議，該協(xié)議利用發(fā)送與接受特殊的控制字符確保信息可靠的發(fā)送。工業(yè)機(jī)器人控制器與上位計(jì)算機(jī)之間的信息交換由字符串組成，該字符串包括實(shí)際要交換的信息以及附加的控制字符，附加字符是必須的，以便接受設(shè)備能夠決定是否已接受到一個(gè)完整的信息。發(fā)送一個(gè)機(jī)器人的控制指令，需要經(jīng)過以下六個(gè)階段：發(fā)送開相、打包發(fā)送、發(fā)送閉相、接受開相、接受解包和接受閉相。
（3）應(yīng)用層：該層是一種高級(jí)的通信協(xié)議，該協(xié)議定義了每一種信息的內(nèi)容以及每一種信息的響應(yīng)。機(jī)器人控制器接受到一個(gè)信息后，信息必須由其控制器負(fù)責(zé)譯碼，并作出相應(yīng)的動(dòng)作，能夠響應(yīng)上位計(jì)算機(jī)信息指令的軟件就稱為應(yīng)用級(jí)協(xié)議。在本系統(tǒng)中，主要由上位機(jī)發(fā)送L0ADV、SAVEV、JwAIT、START四類指令，實(shí)現(xiàn)微機(jī)啟動(dòng)機(jī)器人并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
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