码垛机器人示教盒系统软硬件设计

摘要

随着技术的进步和市场的需要,码垛机器人取代传统机械码垛已成发展趋势。关节型码垛机器人是具有记忆再现功能的机器人。操作者预先进行示教,机器人记忆有关作业程序、位置及其他信息,然后按照再现指令,逐条取出解读,在一定精度范围内重复被示教的程序,完成工作任务。采用示教再现(teaching/playback)方式(简称T/P方式),可使机器人具有通用性和灵活性。关节型码垛机器人的基本结构,是由机器人本体、执行机构、控制系统、示教盒等部分组成。本文的研究对象是码垛机器人示教盒系统。示教盒设计包括软件系统设计和硬件设计。软件系统由GUI模块、精确定时模块、通信模块、文件编辑模块、I/O和位置处理模块、参数设置模块和错误处理模块组成。GUI模块主要负责与用户进行交互,提供人性化易用的界面系统;精确定时模块用于进行毫秒级精确定时,在各定时时间段内完成示教盒与主控计算机的一次串口通信;通讯模块使用RS232通讯,和主控计算机进行通讯;文件编辑模块主要负责码垛机器人的在线示教,并提供了强大的文件编辑功能;I/O和位置处理模块用于在改变I/O口或四个轴的位置数据时能够得到及时的响应;错误处理模块是为了保证示教盒在发生通讯错误时能够拥有一定的错误诊断和修复功能,保证示教盒顺畅地运行。示教盒的硬件设计主要是PS/2键盘的电路设计。最后,通过和主控计算机的在线联合调试,不断完善示教盒软件体系,增强系统的稳定性及响应的实时性,整个机器人控制系统运行良好。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 现代码垛机器人技术

1.3 码垛机器人发展状况

1.4 论文研究意义及内容

1.4.1 论文的研究意义

1.4.2 论文的主要研究问题

1.4.3 论文的内容安排

第二章 四轴码垛机器人控制系统概述

2.1 四自由度码垛机器人机械结构

2.2 码垛机器人控制系统

2.2.1 码垛机器人控制系统工作原理

2.2.2 码垛机器人控制系统的硬件构成

2.2.3 码垛机器人控制系统软件结构

2.3 码垛机器人编程语言

本章小结

第三章码垛机器人示教盒系统总体设计

3.1 码垛机器人示教盒系统总体结构设计

3.1.1 示教盒主板选型

3.1.2 触摸屏的选择

3.1.3 键盘的选择

3.1.4 通信方式的选择

3.2 软件开发平台的确定

3.2.1 操作系统的选择

3.2.2 Qt 图形库介绍

3.3 码垛机器人示教盒主要功能

3.3.1 手动模式下主要功能

3.3.2 自动模式下主要功能

3.3.3 故障诊断和报警

本章小结

第四章 示教盒系统的软件实现

4.1 示教盒系统GUI 界面设计

4.2 通信模块实现

4.2.1 总体通信模型

4.2.2 差错校验算法

4.2.3 通信协议的设计

4.2.4 串口通信实现

4.3 精确定时模块

4.4 I/O 和位置处理模块

4.5 文件编辑模块

4.6 错误处理模块

本章小结

第五章 示教盒硬件设计

5.1 PS/2 接口硬件及通讯

5.1.1 连接器

5.1.2 PS/2 键盘与主机之间的通讯

5.2 硬件电路

5.3 示教盒键盘布局设计

本章小结

第六章 实验

6.1 实验内容及结果

6.1.1 轴控制实验

6.1.2 改变输出口状态实验

6.1.3 文件处理实验

6.2 结论

本章小结

第七章 结论和展望

7.1 课题总结

7.2 对未来的展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文