機器人示教盒系統的設計

1 引言
機器人技術(shù)是綜合了計算機、控制論、機構學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當代研究十分活躍，應用日益廣泛的領(lǐng)域。機器人應用情況，是一個(gè)國家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標志。美國機器人學(xué)會(huì )定義機器人為：一個(gè)可再編程，多功能的機械手，他通過(guò)各種可改變程序的運動(dòng)來(lái)完成不同的工作任務(wù)。為推動(dòng)我校機器人教學(xué)，特進(jìn)行教學(xué)機器人的研制。大多數傳統機器人一般采用如下的三種方式編程：（1）示教盒直接示教編程。（2）間接示教編程（即牽引示教編程）。（3）離線(xiàn)編程。我們所研制的教學(xué)機器人采用示教盒編程，具有5自由度。為提高機器人的運動(dòng)和定位精度，采用了小步距角的步進(jìn)電機并輔以高精度的傳動(dòng)機構。

2．機器人控制系統體系結構
控制系統是機器人的重要組成部分，它是一種典型的多軸實(shí)時(shí)運動(dòng)控制系統，其作用是支配執行機構按所需的順序，沿規定的位置或軌跡運動(dòng)。該控制系統的硬件包括主機，運動(dòng)控制卡，驅動(dòng)器，運動(dòng)電機，示教盒等。其結構如圖1所示。

主機采用Pentinum III的PC機，運動(dòng)控制卡采用北京東方嘉志6020系列的步進(jìn)電機控制卡，一塊控制卡可控制3個(gè)步進(jìn)電機，研制的機器人為5自由度，需5個(gè)步進(jìn)電機，因此采用兩塊控制卡?？刂瓶ㄏ蝌寗?dòng)器輸出電機驅動(dòng)信號，報警等控制信號，驅動(dòng)器的作用是將控制信號放大，以驅動(dòng)步進(jìn)電機運動(dòng)。
所研制的示教盒是機器人和操作者人機交互的工具，類(lèi)似于PC機的鍵盤(pán)并具有一定的顯示功能。由盒體、鍵盤(pán)、顯示屏、控制電路等組成。示教盒面板上有32個(gè)鍵：數字鍵和功能鍵。按鍵采用輕巧超薄的薄膜開(kāi)關(guān)，操縱者通過(guò)鍵盤(pán)輸入任何信息。如：功能選取、坐標切換、各種運動(dòng)指令等。顯示屏采用一個(gè)“米”字管和6 個(gè)數碼管，用以顯示各種提示信息，坐標位置信息，狀態(tài)信息。示教盒與主機間采用RS—232C標準串口進(jìn)行通訊。