大型钢结构管件弧焊机器人控制系统的研究

摘要

现代建筑行业中，越来越多地应用钢结构作为主体框架，其中涉及大量大型钢管的对接。大型钢结构弧焊机器人主要应用在这一领域的现场焊接，属于特种机器人。本文针对大型钢结构管件弧焊机器人控制系统进行研究，设计了一套基于工控机的开放式机器人控制系统，内容包括硬件配置和软件编制。
　　 该焊接机器人由3台同一构架上相关联的4自由度机器人组成。根据工艺要求，3台机器人同时现场焊接，完成管件的对接。控制系统硬件采用基于PC总线的控制体系。运动控制部分采用PC+DMC1840运动控制器的方案。
　　 控制软件在Windows平台上以Visual C++作为开发工具，针对弧焊机器人的特点，采用规范化方法设计。首先，提出了软件设计的结构化、模块化和人机接口标准化，并进行了实现。在MFC提供的框架上实现结构化，采用主线程、辅助线程和多媒体定时器任务同时协调工作，满足工业控制实时性要求。模块化则基于C++类的源代码级模块，整个程序依功能划分为类。在人机接口上提出了命令交互、程序的容错性和错误报警提示等功能。其次，针对弧焊机器人的运动控制和逻辑控制抽象出CMotion和CIO两个类，以简化控制操作，实现软件复用。同时这两个类有继承自CCmdTarget，可实现对象的序列化和接收消息。最后，为满足弧焊机器人焊接时的编程控制，提出了一种基于ScriptControl控件的机器人语言实现方法，并对以VBS为基础的机器人语言进行了初步探讨。该方法简单易行，有一定的工程实用性。

目录

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第一章绪论

1.1焊接机器人及焊接设备概述

1.2机器人控制系统国内外发展现状

1.2.1目前的研究热点及趋势

1.2.2国外机器人控制系统发展现状

1.2.3国内机器人控制系统发展现状

1.3研究背景和意义

1.4本文的主要内容

第二章钢结构管件弧焊机器人控制系统硬件结构

2.1引言

2.2机器人本体与焊接工艺简介

2.3控制系统硬件组成

2.3.1基于PC总线的控制系统特点

2.3.2控制系统的硬件组成

2.4 DMC的使用

2.4.1 DMC简介

2.4.2运动控制原理

2.4.3接口支持

2.5 I／O接口板卡

2.6本章小结

第三章钢结构管件弧焊机器人控制系统软件总体设计

3.1引言

3.2系统软件SP2的功能规范

3.2.1规范化简述

3.2.2功能概述

3.3 SP2总体设计

3.3.1 Windows平台与开发工具

3.3.2软件的结构化和模块化

3.3.3 SP2模块结构

3.3.4 SP2的结构化

3.4人机交互环境设计

3.4.1设计原则

3.4.2界面设计

3.5焊接机器人具体控制问题的讨论

3.5.1运动控制

3.5.2参数设置

3.5.3多机器人协调

3.6本章小结

第四章运动控制模块与逻辑控制模块

4.1引言

4.2模块的类实现

4.2.1运动控制与逻辑控制的抽象

4.2.2类的可继承性

4.2.3模块类的基类

4.3 CMotion类

4.3.1 CMotion类概述

4.3.2 CMotion类的实现

4.3.3 CMotion类的使用

4.4 CIO类

4.4.1类概述

4.4.2类的实现

4.4.3类的使用

4.5本章小结

第五章机器人语言的初步探讨

5.1引言

5.2机器人语言的发展

5.3机器人语言的实现方法及选用

5.4基于Script Control的机器人语言实现

5.4.1 Script Control及自动化类简介

5.4.2机器人语言的实现

5.4.3基于VBS脚本的机器人语言描述

5.5本章小结

第六章结论与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢