三軸臺式工業(yè)機(jī)器人通用控制軟件設(shè)計(jì)

本文主要以三軸臺式工業(yè)機(jī)器人為平臺，采用改進(jìn)的柵格法進(jìn)行加工工件的環(huán)境表示，利用不同優(yōu)先級的權(quán)值進(jìn)行路徑規(guī)劃，設(shè)計(jì)具備一定通用性的控制軟件，避免了加工不同工件需重新編寫程序的麻煩。

0引言

如今工業(yè)機(jī)器人已逐步融入工業(yè)生產(chǎn)之中，與工業(yè)機(jī)器人開發(fā)相關(guān)的企業(yè)也相繼在中國出現(xiàn)。然而，對于不同客戶的需求，只能通過工程師編寫不同程序的方式來滿足客戶的需求。因此，在這些企業(yè)中，大多數(shù)都是以“非標(biāo)”產(chǎn)業(yè)和機(jī)器人代售為主。而同一機(jī)器人應(yīng)用于不同工作環(huán)境，在軟件設(shè)計(jì)上的通用性問題上一直存在著很大的阻礙。

1機(jī)器人系統(tǒng)框架

工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)通過控制軟件發(fā)送指令給予SmartPAC運(yùn)動控制器，由控制器根據(jù)相關(guān)指令轉(zhuǎn)換為軸的驅(qū)動指令并傳輸給相應(yīng)的軸伺服器，軸伺服器根據(jù)接收過來的指令控制軸以執(zhí)行相關(guān)動作。參數(shù)輸入端是由鼠標(biāo)與鍵盤通過USB接口直接接入控制器，該控制器自帶操作系統(tǒng)WinCE.控制軟件在該運(yùn)動控制器的WinCE環(huán)境下運(yùn)行，通過輸入端在控制軟件上設(shè)定相關(guān)參數(shù)或進(jìn)行操作，由通用控制軟件分析并確定一條合適的加工路徑。根據(jù)加工路徑，得出相關(guān)指令集合，通過控制軟件向軸依次發(fā)送指令，以達(dá)到加工工件的目的。

該工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)框架如圖1所示。

2通用控制軟件簡介

該軟件控制端所控制的機(jī)器人是由三個雅馬哈單軸伺服器以及一個Smart PAC運(yùn)動控制器相組合而成的三軸臺式工業(yè)機(jī)器人。其中三軸分別命名為X，Y，Z，相互構(gòu)成了一個立體空間。加工工件固定于Y軸上，處于XY平面之內(nèi)。在加工工件上分布著N個加工點(diǎn)。

操作人員只需通過該軟件控制端輸入加工工件的模型，以及加工點(diǎn)的位置。通過柵格法加入樹的形式對模型逐步分解，對加工點(diǎn)逐個確定，接下來從中分析出最佳路徑，最佳路徑以最短的時間內(nèi)完成單位工件的加工為準(zhǔn)。

該三軸臺式工業(yè)機(jī)器人通用控制軟件界面如圖2所示，主要分為4個部分，左上角為參數(shù)設(shè)置面板，左下角為軸位置顯示面板，右上角為控制操作面板，右下角為軸測試面板，用以測試軸能否正常工作。參數(shù)設(shè)置面板與控制操作面板將會在下文中詳細(xì)介紹。

3軟件框架設(shè)計(jì)

該控制端軟件工作于Windows CE操作系統(tǒng)，在VisualStudio 2005下使用C#語言進(jìn)行開發(fā)。進(jìn)入控制端軟件首先進(jìn)入的是窗體初始化函數(shù)。在窗體初始化函數(shù)中進(jìn)行各軸的配置并啟動軸，以確保各軸在開始工作之前就已回歸零點(diǎn)位置。在回歸零點(diǎn)位置之后，再將各軸關(guān)閉。這里需要注意的是，并不是在窗體初始化函數(shù)里面去等待軸回到零點(diǎn)再進(jìn)行關(guān)閉各軸操作，而是在窗體定時器中去檢測并關(guān)閉。否則，窗體將在相當(dāng)長的一段時間之內(nèi)會處于丟失焦點(diǎn)的狀態(tài)，或窗體需等軸回到零點(diǎn)之后再出現(xiàn)。定時器是整個軟件的一個核心部分，相當(dāng)于軟件的心臟，它承擔(dān)著軸狀態(tài)檢測、加工工件計(jì)數(shù)、指令發(fā)送等功能。圖2為該軟件控制端的界面，在左上角有一個參數(shù)設(shè)置的面板，在這個面板中存在著兩個參數(shù)設(shè)置，分別是軸參數(shù)設(shè)置和工件參數(shù)設(shè)置。軸參數(shù)設(shè)置包含著三軸長度設(shè)置與軸運(yùn)動速度設(shè)置，可將相關(guān)的軸配置信息保存為后綴為txt的文本格式或后綴為doc的Word文檔格式，以便下次直接讀取使用。軸參數(shù)設(shè)置的具體流程圖如圖3所示。