三軸臺式工業(yè)機器人通用控制軟件設計

本文主要以三軸臺式工業(yè)機器人為平臺，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)先級的權值進(jìn)行路徑規劃，設計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(xiě)程序的麻煩。

0引言

如今工業(yè)機器人已逐步融入工業(yè)生產(chǎn)之中，與工業(yè)機器人開(kāi)發(fā)相關(guān)的企業(yè)也相繼在中國出現。然而，對于不同客戶(hù)的需求，只能通過(guò)工程師編寫(xiě)不同程序的方式來(lái)滿(mǎn)足客戶(hù)的需求。因此，在這些企業(yè)中，大多數都是以“非標”產(chǎn)業(yè)和機器人代售為主。而同一機器人應用于不同工作環(huán)境，在軟件設計上的通用性問(wèn)題上一直存在著(zhù)很大的阻礙。

1機器人系統框架

工業(yè)機器人系統通過(guò)控制軟件發(fā)送指令給予SmartPAC運動(dòng)控制器，由控制器根據相關(guān)指令轉換為軸的驅動(dòng)指令并傳輸給相應的軸伺服器，軸伺服器根據接收過(guò)來(lái)的指令控制軸以執行相關(guān)動(dòng)作。參數輸入端是由鼠標與鍵盤(pán)通過(guò)USB接口直接接入控制器，該控制器自帶操作系統WinCE.控制軟件在該運動(dòng)控制器的WinCE環(huán)境下運行，通過(guò)輸入端在控制軟件上設定相關(guān)參數或進(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。根據加工路徑，得出相關(guān)指令集合，通過(guò)控制軟件向軸依次發(fā)送指令，以達到加工工件的目的。

該工業(yè)機器人系統框架如圖1所示。

2通用控制軟件簡(jiǎn)介

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

操作人員只需通過(guò)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(guò)柵格法加入樹(shù)的形式對模型逐步分解，對加工點(diǎn)逐個(gè)確定，接下來(lái)從中分析出最佳路徑，最佳路徑以最短的時(shí)間內完成單位工件的加工為準。

該三軸臺式工業(yè)機器人通用控制軟件界面如圖2所示，主要分為4個(gè)部分，左上角為參數設置面板，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。參數設置面板與控制操作面板將會(huì )在下文中詳細介紹。

3軟件框架設計

該控制端軟件工作于Windows CE操作系統，在VisualStudio 2005下使用C#語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)。進(jìn)入控制端軟件首先進(jìn)入的是窗體初始化函數。在窗體初始化函數中進(jìn)行各軸的配置并啟動(dòng)軸，以確保各軸在開(kāi)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(shí)器中去檢測并關(guān)閉。否則，窗體將在相當長(cháng)的一段時(shí)間之內會(huì )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。定時(shí)器是整個(gè)軟件的一個(gè)核心部分，相當于軟件的心臟，它承擔著(zhù)軸狀態(tài)檢測、加工工件計數、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(gè)參數設置的面板，在這個(gè)面板中存在著(zhù)兩個(gè)參數設置，分別是軸參數設置和工件參數設置。軸參數設置包含著(zhù)三軸長(cháng)度設置與軸運動(dòng)速度設置，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。軸參數設置的具體流程圖如圖3所示。