书写机器人控制系统设计及开发

摘要

随着科学技术的不断发展，机器人在制造工艺和控制水平上有了很大的提高。越来越多的机器人，已经开始在众多的领域中替代人类完成复杂而又危险的工作。在这一方面，工业机器人的表现最为突出。工业机器人的快速发展让其成为提高社会生产力不可或缺的一部分。工业机器人是当今高新技术研究的一个重要方向，随着其应用在深度和广度上的不断发展，目前迫切的需要解决机器人产业前期的基础技术研究。本文在学习和研究了工业机器人的控制理论和设计方法的基础上，开发了一套基于X、Y、Z空间直角坐标系的机器人书写控制系统，详细的分析了现有机器人系统在写字过程中的关键问题。本文的主要工作内容有以下几个方面：
　　首先，搭建本文的硬件控制系统。在空间直角坐标的机械机构基础上，确定了以工控机作为核心架构，设计了相应的电气原理图和电气控制柜，并且配备必要的外部传感器以及伺服电机和伺服驱动器，使系统能够平稳、可靠的运行。
　　之后，编写字模提取算法，实现对Windows系统下TTF字体的字模信息提取。使用MATLAB的绘图功能对提取到的字模信息进行仿真验证。由于提取到字模信息有限，结合贝塞尔曲线理论，利用样条曲线插补原理，补充字模信息。根据补充的字模信息，对机器人的空间运动进行不同的测试，分析了在工作平面上机器人的轨迹规划，给出不同模式下，机器人的运动效果。
　　最后，编写机器人运动控制系统软件，结合字模提取程序和运动控制程序，操作人员能够在界面上输入相应的文字，选取需要展示的字体和大小，机器人便可以在规定的工作平面上准确无误的绘制出文字和文字样式，并在最后给出了相应的实验结果。

目录

1 绪论

1.1 研究背景与研究意义

1.2 工业机器人发展历程

1.3 论文的主要内容和结构

2 机器人控制系统硬件平台搭建

2.1 引言

2.2 系统硬件需求分析及选型

2.3 系统电气控制柜设计

2.4 本章小结

3 字符信息提取

3.1 引言

3.2 字符编码格式简介

3.3 字符信息提取

3.4 本章小结

4 书写机器人空间运动

4.1 引言

4.2 书写机器人运动控制

4.3 书写机器人轨迹规划

4.4 本章小结

5 机器人软件控制系统搭建

5.1 引言

5.2 书写机器人软件设计

5.3 平面上文字绘制

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录

B. 作者在攻读学位期间参与科研项目目录