機(jī)器人示教盒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1 引言
機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機(jī)器人應(yīng)用情況，是一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志。美國(guó)機(jī)器人學(xué)會(huì)定義機(jī)器人為：一個(gè)可再編程，多功能的機(jī)械手，他通過(guò)各種可改變程序的運(yùn)動(dòng)來(lái)完成不同的工作任務(wù)。為推動(dòng)我校機(jī)器人教學(xué)，特進(jìn)行教學(xué)機(jī)器人的研制。大多數(shù)傳統(tǒng)機(jī)器人一般采用如下的三種方式編程：（1）示教盒直接示教編程。（2）間接示教編程（即牽引示教編程）。（3）離線編程。我們所研制的教學(xué)機(jī)器人采用示教盒編程，具有5自由度。為提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和定位精度，采用了小步距角的步進(jìn)電機(jī)并輔以高精度的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

2．機(jī)器人控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
控制系統(tǒng)是機(jī)器人的重要組成部分，它是一種典型的多軸實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其作用是支配執(zhí)行機(jī)構(gòu)按所需的順序，沿規(guī)定的位置或軌跡運(yùn)動(dòng)。該控制系統(tǒng)的硬件包括主機(jī)，運(yùn)動(dòng)控制卡，驅(qū)動(dòng)器，運(yùn)動(dòng)電機(jī)，示教盒等。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

主機(jī)采用Pentinum III的PC機(jī)，運(yùn)動(dòng)控制卡采用北京東方嘉志6020系列的步進(jìn)電機(jī)控制卡，一塊控制卡可控制3個(gè)步進(jìn)電機(jī)，研制的機(jī)器人為5自由度，需5個(gè)步進(jìn)電機(jī)，因此采用兩塊控制卡?？刂瓶ㄏ蝌?qū)動(dòng)器輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，報(bào)警等控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)器的作用是將控制信號(hào)放大，以驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)。
所研制的示教盒是機(jī)器人和操作者人機(jī)交互的工具，類似于PC機(jī)的鍵盤(pán)并具有一定的顯示功能。由盒體、鍵盤(pán)、顯示屏、控制電路等組成。示教盒面板上有32個(gè)鍵：數(shù)字鍵和功能鍵。按鍵采用輕巧超薄的薄膜開(kāi)關(guān)，操縱者通過(guò)鍵盤(pán)輸入任何信息。如：功能選取、坐標(biāo)切換、各種運(yùn)動(dòng)指令等。顯示屏采用一個(gè)“米”字管和6 個(gè)數(shù)碼管，用以顯示各種提示信息，坐標(biāo)位置信息，狀態(tài)信息。示教盒與主機(jī)間采用RS—232C標(biāo)準(zhǔn)串口進(jìn)行通訊。