基于Linux系统的通用工业机器人示教器开发

针对当前工业机器人市场上示教器不易二次开发、功能单一等缺陷,基于Linux实时操作系统,硬件核心选用较好性能的ARM Cortex-A8处理器,借助嵌入式工具Qt软件,通过TCP/IP协议与控制器进行数据交换,研发出一款新型通用示教器。结合实验室开发的控制器,以启帆SRD6-540小六轴机器人为研究对象,对开发出的示教器各项功能进行大量测试,结果表明:所设计的示教器不仅能实现对机器人的控制,而且人机交互界面友好、通用性强,便于后期二次开发。     

焊接机器人示教系统软件设计

示教盒在目前的焊接机器人中使用非常普遍,用户通过示教盒来操作机器人焊接.因此,示教盒功能及其界面的好坏,直接影响到焊接机器人的实用性.文章介绍了一种基于μC/OS-Ⅱ实时操作系统的示教盒软件部分的设计及其实现.主要包括操作系统、GUI界面模块以及通讯模块.首先介绍了示教盒的主要功能模块,然后描述了示教盒功能规划及其基于uC/GUI的示教盒界面部分的开发.最后详细的阐述了基于LwIP的示教盒与主控制器之间通讯的实现及其通讯协议的制定.目前,示教盒已经完成设计及其测试,正在进行产业化.通过对该示教盒的测试使用表明,该系统界面友好,功能全面、实用,能够满足目前工业对焊接机器人的要求.     

可编程焊接机器人示教系统的设计与实现

介绍了一款以ARM系列微处理器STM32为主控制器的焊接机器人示教系统的设计。示教系统是由现代通用的大多数工业机器人系统的两个部分组成:一个是主机控制器,另外是基于机器人可编程语言的上位机。主控制器基于UCOSII操作系统采用多任务处理方式,通过CAN总线与机器人电机驱动器通信,通过TTL串口连接WIFI无线模块与远程上位机通信,上位机可在线编写示教程序,并给主控制器发送命令,主控制器接收并处理命令。示教系统具备示教再现、参数调节、焊接控制、数据存储、界面显示等功能。最后搭建了焊接机器人示教平台进行焊接轨迹仿真和分析,结果表明示教系统性能稳定,焊接轨迹准确,具有良好的示教功能,为嵌入式示教系统远程操作提供一种新的解决方案。     

通用机器人离线编程仿真平台设计

针对国内机器人离线编程仿真平台支持语言范围小，机器人控制功能不完善等问题设计出一套可以支持多种机器人编程语言与机器人结构的通用机器人离线编程仿真平台架构。基于模块化的思想，将该系统划分为两大主要模块，分别是用于解析机器人语言代码的语言解析模块与用于控制与模拟机器人运动的机器人仿真模块。基于语言解析模块识别机器人编程语言代码，并将机器人的程序语言代码解析为用于控制机器人运动的指令数据。基于机器人仿真模块实现机器人正向控制、逆向控制、轨迹规划与三维图形绘制。最后利用Qt为平台开发基础框架，实现代码的编辑，嵌入Bullet物理引擎构造机器人的相关参数，嵌入OpenScenceGraph三维图形引擎将物理场景中的信息以图形的方式绘制在Qt提供的显示界面上，并以一段Rapid语言代码与一种通用的六轴机器人为实验对象验证了平台的基本功能。实验结果表明，该平台能够准确的将语言代码转换为指令数据，并能控制机器人进行相应的轨迹运动，满足机器人离线编程需求。     

基于Qt的工业机器人语言系统的设计

工业机器人语言系统是机器人控制系统的重要组成部分,在研究和分析了工业机器人语言系统的构成和特点的基础上,提出了基于Qt和正则表达式的工业机器人的语言系统设计方案。该语言系统包括了机器人编程语言、编辑器和解释器。自定义了动作级机器人编程语言;在此基础上详细设计了基于Qt图形化界面的机器人编辑器,给出了编辑器各部分功能的具体实现;最后基于正则表达式详细设计了机器人解释器。该套机器人语言系统运用在工业机器人示教器上,具有良好的可可移植性。     

基于Qt的工业机器人语言编辑器设计

工业机器人语言是机器人控制系统的重要组成部分，是用户与机器人交互的窗口。针对现有工业机器人语言编辑器指令不易扩展、程序编辑操作效率不高的问题，提出基于Qt的机器人语言编辑器设计方案。此编辑器提供机器人作业程序的加载、新建、复制、选择，指令行的编辑、复制、粘贴、删除等功能。此外，为了兼顾机器人运行安全的问题，还添加了机器人指令的参数范围检查、逻辑检查，这些功能整合在示教器“程序内容”菜单模块。通过实机验证该机器人语言编辑器具有良好的可移植性与扩展性。     

基于Android的焊接机器人移动远程示教控制系统研制

设计并编写了一种基于Android操作系统的焊接机器人示教操作控制系统,示教系统通过Wi-Fi对机器人进行无线远程控制。焊接机器人主控芯片为STM32F103ZET6,在焊接机器人电机控制器中加入了CAN 2.0通讯接口以实现控制电机运动。使用Eclipse软件开发Android示教系统,利用Android系统的控件创建人机交互界面。测试结果显示,该示教器性能稳定,实现了程序管理与修改的功能,准确地模拟并实现了焊接轨迹。     

一种基于Unity3d的工业机器人示教系统设计方法

提出一种基于虚拟现实技术的工业机器人示教系统设计方案。系统分为示教场景及虚拟示教器两个部分。以目前广泛使用的ABB IRB4600-60/2.05机器人为例,首先利用D-H参数法建立运动学模型,求解正逆运动学方程,并进行机器人的运动轨迹规划;按照真实的机器人车间,在Unity3d中进行虚拟示教场景的搭建。参照ABB IRC5-Flex Pendent示教器,结合具体的工程应用需求,开发Windows平板上的示教器软件。应用RPC(Remote Procedure Call Protocol)协议,实现示教场景和示教器间的通信。实验结果表明,使用该系统用户可以方便地进行机器人的简单示教。     

基于WinCE的开放式6R工业机器人控制系统研究与开发

针对基于WinCE的开放式6自由度工业机器人控制问题,在VS2008环境下,采用远程调试模式连接控制器实现在示教器内置的WinCE 6.0操作系统下的控制软件开发,对开放式6自由度工业机器人控制系统进行了研究与开发。给出了开放式机器人控制系统开发的整体方案,对开放式机器人控制系统的硬件、软件、核心算法进行了详细设计。在此基础上,验证了开放式机器人控制系统示教、回放、程序管理、自动回零、安全管理等基本功能,通过机器人本体做"9点搬运实验"进一步验证了开放式机器人控制系统在运动精度、平稳性、最大允许速度等方面优越性。该研究具有较大的创新性、较强的实用性、较好的应用前景,条件成熟时,可以实际推广使用,对改观国外"四大家族"一统国内市场的现状具有积极意义。     

基于NC代码的工业机器人加工轨迹规划研究

随着数控技术在制造业的深入发展,NC代码得到了广泛应用。若以通用NC代码直接作为工业机器人的工作语言,将大大克服机器人工作语言的复杂性,使得连续路径编程特别是曲面编程不再局限于示教编程。文章首次提出并采用"虚拟刀具"的概念,即用五个相对位置保持不变的点来虚拟末端工具,将每条NC代码信息便捷地转化成机器人逆解所需参数。利用三次五次复合插值法,对工业机器人的连续路径进行规划,获得了精确的路径点。经仿真,验证了算法的正确性。     

基于工业机器人控制系统的软PLC设计

工业机器人在应用过程中需要外部信号与机器人系统进行交互来完成复杂的工艺,PLC可对两者之间的信号进行逻辑运算来实现控制。软PLC相较于硬件PLC有编程语言标准化、硬件配置灵活等特点,并且可以接口的方式直接嵌入不同的控制系统中。软PLC主要负责系统中的逻辑控制与输入输出管理。针对一款自主研发的新型控制系统,设计一套可配合该系统用于工业领域的软PLC控制系统。该软PLC系统包含编程模块、编译模块、执行模块、监测模块,可用于绘制梯形图、生成指令表、编译可执行文件、执行程序。编程、编译模块基于Windows下Qt平台开发,执行、监测模块基于Linux下Qt平台开发。     

基于KAREL语言的FANUC机器人开源控制系统设计

针对FANUC机器人控制系统开放性差问题,设计一种基于KAREL语言的机器人开源控制系统。基于Coppeli-aSim远程API接口文件,联合MATLAB、CoppeliaSim平台,设计离线仿真系统;通过开发上位机控制软件与KAREL程序,建立机器人控制器与上位机间基于TCP/IP协议的通信,实现了上位机对机器人的在线控制;并结合数字孪生技术,实现了虚拟样机与物理样机的同步运行。最后,基于FANUC M-20iA机器人实验平台验证了该机器人开源控制系统的可行性。     

并联机器人视觉抓取系统快速标定方法的研究

机器视觉技术给传统工业带来了深刻的变革。对机器视觉的并联机器人抓取系统的快速标定进行了研究,该机器人抓取系统的标定主要包括相机的标定和人机(相机与机器人)标定。该标定装置的硬件采用德国Basler Ace系列的工业相机和Delta机器人本体。相机标定软件使用C#编程工具通过调用图像处理软件HALCON的函数库开发图像处理软件,实现了对相机的标定。人机标定使用开放式软件平台CODESYS开发了机器人人眼标定变换模块。实测结果表明:该标定方法方便快捷、运行可靠、稳定。     

基于PC的全软件雕铣机数控系统设计及实现北大核心

为简化雕铣机数控系统的硬件结构、降低硬件成本、增强可拓展性,基于PC平台提出一种全软件数控系统的设计方案。搭建雕铣机数控平台,构建以Linux+Xenomai双内核实时系统为基础的EtherCAT主站。在Linux域中基于Qt开发数控系统软件,设计UI界面、逻辑处理、运动控制、功能接口等模块;在Xenomai域中基于实时函数库开发硬件驱动程序,设计进程通信模块和定时驱动模块,重点说明采用有限状态机开发的定时驱动模块程序。阐述数控加工工作流程,进行系统性能测试和加工实验。结果表明:该系统实时性强、运行稳定,可满足雕铣机的数控加工要求。     

工业机器人嵌入式示教盒设计

设计了一种便携式工业机器人示教盒.在分析示教盒的便携性要求和人机界面影响因素的基础上,提出采用ARM7TDMI内核和嵌入式实时操作系统的设计方案;充分利用PS/2键盘的特点实现便捷的程序输入和机器人控制;搭载μC/GUI和LWIP模块实现图形用户界面和网络通信;通过分析编程语言语法结构并结合Nand-Flash的读写特...     

基于KUKA机器人的电热水器倒机系统的设计

根据电热水器的生产流程及工厂提出自动化生产的要求,提出了基于KUKA工业机器人的电热水器倒机系统的自动化设计方案。设计了机器人的末端执行器、输送线,搭建了以PLC为主控系统的电热水器倒机自动化控制系统。采用TCP/IP协议实现了PLC与KUKA工业机器人之间的通信,通过I/O接口实现了PLC与输送线的通信。利用KRL-KUKA Robot Language编写了机器人的程序,利用TIA PROTAL V11软件完成PLC与触摸屏连网的组态和系统监控界面的设计。该系统已在某电热水器生产车间得到应用,促进了该工厂的自动化建设,提高产品质量和生产效率,减轻员工繁重的体力劳动。在类似工艺和热水器制造行业中具有一定的参考价值。     

高精度可重构工业机器人的轨迹规划方法

为解决高精度制造业中机器人适应性差,无法重复利用的问题,将可重构工业机器人应用到制造业中。针对不同构型的机器人,提出了一种确定可重构6自由度机器人运动学参数的方法。定义单个模块坐标系和模块间坐标系的转换关系,并将与机器人构型变化相关的信息存储在专用库中,通过可重构的正向运动模块动态生成末端执行器在笛卡儿空间中的位置和方位;提出采用5-3-5样条曲线的机器人轨迹规划方法;建立单样条曲线和多样条曲线轨迹规划方程,求解不同参数下的最佳运动轨迹,保证了所生成的轨迹在位置、速度上是连续可微的,并且在开始和结束时具有0阶连续的加加速度轮廓;通过MATLAB进行轨迹跟踪仿真,与其他轨迹跟踪误差控制方法进行对比,仿真结果证明:所提出的轨迹规划方法具有良好的控制精度,并可使机器人无振动地平稳运行。     

打磨机器人控制系统设计与研究

为解决卫生陶瓷行业中的干胚打磨粉尘浓度高,噪声大,工作环境比较恶劣,影响工人的身体健康的问题,设计并开发了一套基于6轴工业机器人的自动打磨系统。通过设计机器人末端的力控法兰打磨机构,基于Labview开发了打磨机器人末端力控法兰的上位机软件,与工业机器人通讯,运用PID控制系统,进行恒力打磨实验,结果表明:打磨机器人可以控制输出相对平稳的接触力,验证了力控法兰设计的可行性,满足了卫生陶瓷打磨对接触力控制的需求。     

基于ARM的带线缝合针打孔机数控系统设计

国内的带线缝合针加工设备仍然以手工加工为主,劳动生产率低,工人劳动强度大,加工精度和质量不高。设计出一套自动缝合针打孔机系统。该系统分为机械结构部分和自动控制部分。机械结构设计主要包括x、y向工作台的设计和主轴的设计;控制系统以ARM微控制器为控制核心,采用Linux嵌入式实时操作系统实现多任务调度和资源管理。软件系统是以实时嵌入式操作系统Linux为核心,采用了模块结构化设计方法,将整个控制软件划分为:Linux实时内核、API函数、数据通信模块、运动控制模块及人机交互模块5个模块,并对这5个模块分别进行设计。