便携式机器人仿真开发器制造技术

本发明专利技术涉及一种低成本、高性能的便携式机器人仿真开发器。由ＰＣ微型计算机、单片机系统、输入接口电路模块、输出功率驱动电路模块、控制电源和“便携式机器人ＣＡＤ系统”工具软件组成。在“便携式机器人ＣＡＤ系统”工具软件支持下，应用计算机仿真方法，简便、快速地开发便携式机器人和控制软件。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种低成本、高性能，能简便、快速地开发便携式机器人的“便携式机器人仿真开发器”。由于现代工业生产的需要和工业机器人技术水平的提高，许多工业生产领域都应用了工业机器人。随着这种高科技产品进入工业生产现场，已从根本上改变了传统的生产模式。目前，工业机器人的开发方式直接制约着工业机器人的应用和推广，快速、灵活的开发方式不但直接促进工业机器人的应用和推广，而且直接决定工业机器人完成生产作业的柔性化。开发工业机器人，包括工业机器人硬件和控制软件开发两部分。工业机器人硬件开发一般包括生产作业分析、方案确定、结构几何分析、运动分析、动特性分析、图纸绘制等步骤，这些分析工作，对工业机器人专业知识要求很高。工业机器人控制软件开发，即对工业机器人编程，都是在微型计算机系统软件的支持下进行。具体有几种方式机器人语言编程，实现了计算机编程，是采用类似Basic语言编程方式开发机器人控制程序。由于目前开发的机器人语言绝大多数是根据专用机器人而单独开发的，国内外尚无通用的机器人语言；离线编程是在离线的情况下进行机器人轨迹规划的编程方法，其基本系统是基于CAD数据的图形系统。利用CAD数据生成机器人运动轨迹，目前国内外多数仍处于研究阶段。示教编程是目前使用最普遍的方法，这种方法编制程序是在工业机器人生产现场进行，操作人员可以手扶工业机器人按给定运动轨迹运动；或操作示教盒的按钮驱动工业机器人按给定运动轨迹运动，将给定运动轨迹转化为机器人各关节轴的角度信息，记录进主控微型计算机的内存储器；复现给定运动轨迹时，主控微型计算机从内存读出相应信息，采用插补算法和机器人逆向运动学算法，将运动轨迹中间点的位置和姿态，转变为对应关节轴应旋转的角度信息，并向从微型计算机或单片计算机发出控制命令，驱动各关节轴，在一定精度范围内复现示教的运动轨迹。由于要满足实时控制的需要，对微型计算机系统配置提出了很高的要求，在示教和复现运动轨迹时，都必须利用主控微型计算机。上述的工业机器人硬件开发和控制软件开发方式不仅要求高配置的微型计算机，导致开发系统价格高；而且对开发人员的工业机器人、微型计算机、机器人语言和CAD应用等专业知识，都提出了较高的要求。并且，在工业机器人生产作业方式改变或生产作业工艺改进后，再次开发控制软件的周期长，不适应生产作业柔性化的要求。事实上，在实际工业生产中，有很大一类生产作业任务，由于受生产作业现场和生产作业方式的限制，需要一种结构紧凑、体积小、重量轻、便于携带和灵活移动的便携式机器人来完成。一般地，便携式机器人完成生产作业任务是按顺序进行，完成生产作业的运动轨迹是给定的；或者运动轨迹可分解为多种单一运动轨迹的组合，可以对各单一运动轨迹进行控制而合成给定的运动轨迹。并且生产作业过程中末端操作器始终不与外界相接，仅需对便携式机器人进行位置控制。由于关节型机器人占用空间位置小，其关节型手臂型手臂由大臂、小臂、手腕构成，使关节型手臂可以折叠，结构紧凑；关节型手臂伸展后生产作业空间大，安装在关节型手臂上的末端执行器甚至可以越过障碍完成生产作业，是便携式机器人首选的机型。为降低便携式机器人生产成本和缩短控制软件开发周期，便携式机器人驱动一般采用步进电机，控制方式多为基于单片微型计算机的开环控制。如沿用上述现有技术开发便携式机器人和控制软件，是不必要的。现在，机器人正向着多领域、小型化、经济型方向发展，广大技术人员既熟悉本专业技术，又初步掌握微型计算机应用知识，是研制和推广机器人应用的主要技术力量，急需一种低成本、高性能，能简便、快速地开发机器人的开发工具。本专利技术是针对采用现有技术开发便携式机器人和控制软件，存在机器人开发系统价格高，开发控制软件周期长，并且对开发人员工业机器人、微型计算机、机器人语言和CAD应用等专业知识要求高的不足。为满足广大技术人员结合本专业工作实际，开发便携式机器人和控制软件的需要，提供一种“便携式机器人仿真开发器”。其主要目的是以低价格的便携式机器人开发系统，简便、快速地开发便携式机器人及控制软件。本专利技术目的是这样实现的由PC微型计算机、单片机系统、输入接口电路、输出功率驱动电路，以及控制电源构成开发器硬件；和开发的“便携式机器人CAD系统”工具软件一起，共同组成便携式机器人仿真开发器。开发便携式机器人时，首先应用便携式机器人仿真开发器，在“便携式机器人CAD系统”工具软件支持下，按生产作业任务和给定的生产作业运动轨迹优化便携式机器人结构参数，仿真便携式机器人完成生产作业的运动轨迹，规划便携式机器人回程运动路径，自动编辑便携式机器人控制程序，以*.dxf文件形式保存图形资料；对比各开发方案后，再选择最佳方案加工便携式机器人样机；然后将单片机系统、输入接口电路、输出功率驱动电路，按控制需要安装到便携式机器人的大臂、小臂、手腕等执行元件处，PC微型计算机和单片机系统连接。构成开发者、仿真开发器、便携式机器人一体化开发系统，开发者通过仿真开发器实际操作、调试便携式机器人，复现完成生产作业的运动轨迹和动作。调试完毕将控制程序固化在存贮器EPROM内，*.dxf图形文件由AutoCAD软件读入绘制出机械图纸，完成便携式机器人的开发。采用上述技术方案的便携式机器人仿真开发器，在“便携式机器人CAD系统”工具软件支持下优化便携式机器人机械结构，仿真便携式机器人完成生产作业的运动轨迹，规划便携式机器人回程运动路径，自动编辑便携式机器人控制程序，以*.dxf文件形式保存图形资料，由AutoCAD软件读入绘出机械图纸，联机调试便携式机器人，简便、快速地开发出便携式机器人和控制软件。通过计算机仿真，既避免了重复修改、重新加工便携式机器人样机带来的经济损失和时间损失，又提高了便携式机器人开发质量，缩短了开发周期。满足了广大技术人员结合本专业工作实际，开发经济型便携式机器人和控制软件的需要。使用486型PC微型计算机作为仿真开发器主机，采用性价比高的电子元器件制作单片机系统、输入接口电路、输出功率驱动电路，降低了便携式机器人仿真开发器的价格，使这一具有较高科技含量的便携式机器人仿真开发器和离线编程方式能在中、小企业得到广泛的应用和推广。以下结合附图对本专利技术的实施例进行具体描述，其中附图说明图1是便携式机器人仿真开发器硬件主视图。图2、图3、图4、图5分别是“便携式机器人CAD系统”工具软件开发界面。图1所示的微型计算机1采用486型PC微型计算机，基本配置为CPU芯片486DX、内存8MB、软盘驱动器1.44MB、硬盘驱动器270MB、显示卡、VGA单色显示器、键盘、鼠标，操作系统为Dos6.20或Windows3.2/95。图1所示2为单片机系统，图1所示3为输出功率驱动电路，图1所示4为输入接口电路。实施例1中，单片机系统由芯片8031、输入输出接口芯片8255、地址锁存器74LS373、地址译码器74LS138、程序存贮器2764、数据存贮器6264、串行通讯MC1488、MC1489、按键和两组双列二十脚插座组成，共四组。实施例2中，单片机系统由芯片AT89C52、输入/输出接口芯片82C55、串行通讯MC1488、MC1489、按键和两组双列二十脚插座组成，共四组。输出功率驱动电路3由输入单列三脚插头、光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式机器人仿真开发器，所述的便携式机器人仿真开发器包括ＰＣ微型计算机、单片机系统、控制电源，其特征是具有输入接口电路模块、输出功率驱动电路模块和“便携式机器人ＣＡＤ系统”工具软件；在“便携式机器人ＣＡＤ系统”工具软件支持下，通过计算机仿真，完成优化便携式机器人结构参数，仿真便携式机器人完成生产作业的运动轨迹，规划便携式机器人回程运动路径，自动编辑便携式机器人控制程序，以［＊］↑．ｄｘｆ图形文件保存图形数据等设计工作；根据控制需要，安装单片机系统、输入接口电路模块、输出功率驱动电路模块到便携式机器人各执行元件处，通过电缆相互连接，ＰＣ微型计算机和单片机系统连接；组成开发者、仿真开发器、便携式机器人一体化开发系统，通过仿真开发器操作、调试便携式机器人按给定的运动轨迹完成生产作业，调试便携式机器人符合生产作业要求后，将控制程序固化在存贮器ＥＰＲＯＭ内，［＊］↑．ｄｘｆ图形文件由ＡｕｔｏＣＡＤ软件读入绘制出机械图纸，完成便携式机器人的开发。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈炯，
申请(专利权)人：陈炯，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]