組裝電池機(jī)器人的編程與調(diào)試

張文紅

摘要：由于我國(guó)人口老齡化的問題逐漸顯露，再加上我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展，導(dǎo)致工廠勞動(dòng)力比較匱乏，繼而出現(xiàn)勞動(dòng)力成本提高，工廠升級(jí)轉(zhuǎn)型、創(chuàng)新改革的需求不能夠?qū)崿F(xiàn)。要想解決此類問題，就必須要依靠科學(xué)技術(shù)的發(fā)展?？萍际堑谝簧a(chǎn)力，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展為科技的進(jìn)步提供了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)，從而使得工業(yè)機(jī)器人、自動(dòng)化生產(chǎn)線成為工業(yè)生產(chǎn)的必然趨勢(shì)。由于工業(yè)機(jī)器人的性價(jià)比日益提高，并在很多領(lǐng)域已經(jīng)替代人工來完成工業(yè)生產(chǎn)，使得企業(yè)成功完成升級(jí)轉(zhuǎn)型。本文主要是以EPSON機(jī)器人為核心來組裝電池的編程與調(diào)試，機(jī)器人通過內(nèi)部程序設(shè)定控制，通過感應(yīng)相應(yīng)的信號(hào)而進(jìn)行周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)，以此來取代工廠內(nèi)的人力作業(yè)來論述。機(jī)器人作業(yè)取代人工的有點(diǎn)，首先能夠降低勞動(dòng)力成本，其次能提升企業(yè)生產(chǎn)效率，從而減少生產(chǎn)總成本，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)鍵詞：電池;機(jī)器人;編程

緒論

隨著人口老齡化問題的顯現(xiàn)，人工成本的不斷上漲以及多元化的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，每個(gè)企業(yè)都面臨著重重壓力。工業(yè)機(jī)器人的研究就要提上日程，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人研究開始于20世紀(jì)70年代，已經(jīng)經(jīng)歷了理論研究、樣機(jī)研發(fā)、示范應(yīng)用和初步產(chǎn)業(yè)化4個(gè)階段。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事等眾多領(lǐng)域，比如汽車制造、無人機(jī)、快遞機(jī)器人、餐館服務(wù)機(jī)器人、家政服務(wù)機(jī)器人等均有應(yīng)用實(shí)例，當(dāng)前我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模。

工業(yè)機(jī)器人是一個(gè)快速發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)，對(duì)未來生產(chǎn)和社會(huì)發(fā)展起到重要的作用。本文以SPEON機(jī)器人為研究對(duì)象，通過機(jī)器人編程語言，使機(jī)器人的動(dòng)作簡(jiǎn)單而高效。機(jī)器人的動(dòng)作主要是通過RC+5.0的機(jī)器人編輯器，I/O端口將SPEL+語言和PLC結(jié)合而產(chǎn)生。

第二章 工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)

工業(yè)機(jī)器人由執(zhí)行機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)裝置，檢測(cè)裝置和控制系統(tǒng)等組成。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)就是機(jī)器人本體，機(jī)器人的關(guān)節(jié)數(shù)也就是機(jī)器人的自由度。我們給了機(jī)器人更人性化的稱呼：基座，臂部，腕部等。

檢測(cè)裝置的作用就相當(dāng)于人的眼睛、耳朵，它負(fù)責(zé)檢測(cè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，通過傳感器檢測(cè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)以及工作情況，根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng)，在與設(shè)定信息進(jìn)行比較后，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)作出調(diào)整，來保證機(jī)器人的動(dòng)作符合預(yù)定要求。

控制系統(tǒng)有兩種方式，一種是集中式控制，即采用一臺(tái)微機(jī)來分擔(dān)機(jī)器人的控制;另一種是分散式控制，采用多臺(tái)微機(jī)來分擔(dān)機(jī)器人的控制。

2.2工業(yè)機(jī)器人的工作原理

簡(jiǎn)單地說，機(jī)器人的原理就是要模仿人類的各種肢體動(dòng)作，控制決策能力，思維方式。機(jī)器人系統(tǒng)由三大部分，六個(gè)子系統(tǒng)組成。這三個(gè)部分是機(jī)械部分、傳感部分、控制部分;六個(gè)子系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)、機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。

第三章 工業(yè)機(jī)器人軟件設(shè)計(jì)

3.1 SPEL+語言的概述

SPEL+能夠較容易地設(shè)置復(fù)雜的多任務(wù)工作流程，動(dòng)作控制和I/O控制。程序是以ASCII文本形式創(chuàng)建，被編輯在可以執(zhí)行的對(duì)象文件中。

它的主要特點(diǎn)有如下幾點(diǎn)：

（1）具有不同有效載荷的高重復(fù)定位精度和手臂偏心設(shè)定;

（2）多任務(wù)功能;

（3）三維高速、高精度軌跡控制;

（4）設(shè)定定位完成時(shí)間，最大化效率;

（5）超精密短程移動(dòng)的3DJUMP命令和可變拱形動(dòng)作;

（6）高速和效率的并行處理;

（7）摯肘點(diǎn)回避功能;

（8）遠(yuǎn)程控制擴(kuò)展I/O。

3.2 SPEL+語言動(dòng)作指令

顧名思義，能夠使機(jī)械手動(dòng)作的指令就叫作動(dòng)作指令。可分為：PTP動(dòng)作指令，CP動(dòng)作指令，Curves動(dòng)作指令，Joint 動(dòng)作指令四種。

3.3 PTP指令

PTP包括Go、Jump、BGo、TGo PTP（Pose?To?Pose）動(dòng)作，是與其動(dòng)作軌跡無關(guān)，以機(jī)械手的工具頂端為目標(biāo)位臵使其動(dòng)作的動(dòng)作方法。

3.4 CP指令

CP（Continuous?Path）指令可以指定機(jī)械手到達(dá)目標(biāo)位臵的運(yùn)動(dòng)軌跡。優(yōu)點(diǎn)：軌跡可以控制，勻速動(dòng)作。缺點(diǎn)：速度慢。如果指定Linear動(dòng)作速度和加/減速度，使用SPEEDS指令和ACCELS指令。

第四章 工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)調(diào)試及仿真

4.1軟件介紹

工業(yè)機(jī)器人調(diào)試主要使用RC+軟件，這款軟件是由哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳機(jī)器人教育中心研發(fā)的“諾寶 RC 編程軟件”，功能簡(jiǎn)潔強(qiáng)大。

4.2機(jī)器人設(shè)計(jì)步驟

第一步：設(shè)計(jì)構(gòu)思、選擇模塊及搭建機(jī)器人

明確設(shè)計(jì)機(jī)器人所要完成什么任務(wù)，選擇相應(yīng)的使用模塊，創(chuàng)造、搭建自己的機(jī)器人，讓它運(yùn)動(dòng)、做動(dòng)作，并為機(jī)器人賦予思想（機(jī)器人控制程序），通過輸入（傳感器）與輸出（電機(jī)與燈等）對(duì)周圍環(huán)境做出相對(duì)應(yīng)回應(yīng)。

第二步：編寫諾寶 RC 程序

編寫控制程序是設(shè)計(jì)機(jī)器人中最重要的一個(gè)步驟，因?yàn)榭刂瞥绦蚓褪菣C(jī)器人的思想，也就是“人工智能”。一個(gè)人的思想決定了這個(gè)人的行為，控制程序則決定了機(jī)器人的行為，編寫控制程序即將人類思想賦予機(jī)器人。

第三步：使用仿真界面檢測(cè)程序

在仿真界面中為機(jī)器人設(shè)置類似現(xiàn)實(shí)的環(huán)境，檢測(cè)機(jī)器人是否按預(yù)先設(shè)計(jì)的行動(dòng)完成，以得知程序編寫是否完善或者有誤，如果檢測(cè)有誤，可以返回編程窗口修改原程序，再運(yùn)行仿真測(cè)試，確保機(jī)器人完成任務(wù)。

第四步：下載程序到微電腦

通過計(jì)算機(jī)編寫好程序，在仿真界面檢測(cè)成功后，使用 USB 下載線將機(jī)器人的微電腦與pc 機(jī)連接下載程序至微電腦。打開電源運(yùn)行機(jī)器人，參觀機(jī)器人是否按設(shè)計(jì)任務(wù)行動(dòng)。

4.3程序仿真運(yùn)行

程序仿真運(yùn)行需先在編程系統(tǒng)中編輯好程序，然后點(diǎn)擊“仿真”圖標(biāo)。直接進(jìn)入仿真程序系統(tǒng)。在仿真系統(tǒng)中打開編程者所需的地圖或是在仿真場(chǎng)地上直接編輯地圖完成后，點(diǎn)擊仿真系統(tǒng)中的火“平面仿真運(yùn)行”圖標(biāo)，或點(diǎn)擊仿真系統(tǒng)中的大“三維仿真運(yùn)行”圖標(biāo)，將程序運(yùn)行仿真。（注：一維仿直環(huán)境編輯需在平面仿直環(huán)培編輯界面中完成。仿直時(shí)，直接占擊二維仿真運(yùn)行按鍵，仿真環(huán)境將自動(dòng)轉(zhuǎn)換。）點(diǎn)擊機(jī)器人或“停止”圖標(biāo)，停止仿真。