畢業(yè)設計說明書機器人手臂的開發(fā)與使用模板

年4月19日畢業(yè)設計說明書機器人手臂的開發(fā)與使用文檔僅供參考畢業(yè)設計說明書設計題目：機器人手臂的開發(fā)與使用摘要本設計以市場上某款6自由度機械手為對象，對其安裝連接、幾何結構、電路控制、上位機軟件進行了詳細介紹。并根據(jù)上位機指令控制機械手原理，制定了手工編寫指令的標準。最終在此標準的基礎上，設計開發(fā)了由自動編程軟件輸出程序、仿真軟件檢驗程序、機械手執(zhí)行程序的體系，從而達到機械手離線編程的目的。關鍵詞機械手；安裝連接；幾何結構；電路控制；自動編程；仿真AbstractThedesignbasesonasectionof6-DOFmanipulatorinthemarketfortheobject,andconductsamoredetailedintroductionaboutInstallationandconnection，manipulatorgeometry,circuittheory,hostcomputersoftware.Thedesigndevelopsastandardabouthand-writteninstructions,basedonprinciplesofhostcomputersoftware.Ultimatelybasedonthisstandard,thedesignachievestheirgoalsofoff-lineprogrammingbytheautomaticprogrammingsoftwareoutputinstruction,emulationsoftwaretesting,manipulatorimplementation.KeywordsManipulator；Installationandconnections；Geometricstructure；Thecircuitstructure；Hostcomputersoftware；Automaticprogramming；Simulation目錄TOC\o"1-3"\h\u摘要、關鍵詞 IAbstract、Keywords II目錄 III1.引言 12.機械手簡介 12.1機械手在國民生產(chǎn)生活中的意義 12.2實物機械手簡介 23.機械手連接指南 33.1接線連接 33.2軟件調試 64.機械手幾何部件 74.1爪 84.2臂 94.3底座 95.機械手電控部件 105.1電控實物解析圖： 105.2電路原理圖 115.2.1電源模塊 125.2.2JSP下載模塊 135.2.3串口模塊 145.2.4MCU模塊 155.2.5舵機信號輸出模塊 176.上位機軟件 186.1端口的連接和設置 196.2通道的控制 206.2.1舵機控制 206.2.2上位機控制原理 206.2.3實際操作 206.3操作選項 216.4指令庫 216.5速度調節(jié)和間隔時間調節(jié) 216.6手輸指令 226.6.1機械手上位機程序（指令）編寫規(guī)則 226.6.2手輸指令欄的運用 227.機械手手工編程的開發(fā)和使用 237.1單步即時動作 237.2編程連續(xù)動作 247.2.1確定機械手舵機與上位機數(shù)值關系 247.2.2測量機械手尺寸 297.2.3舉例驗證 307.2.4時間、轉動量、轉速關系 337.2.5機械手多軸聯(lián)動優(yōu)化編程 347.2.6模塊化編程 368.三位一體離線編程平臺 378.1自動編程軟件 378.1.1軟件界面介紹 388.1.2軟件核心計算程序 408.2仿真模塊 418.3機械手執(zhí)行 44謝辭 45參考文獻 461.引言本設計是在原有機械手臂配置的基礎上，為其更深一步的開發(fā)與使用而進行的作業(yè)，也是為滿足機械手臂使用者，機械手臂維護者的需要而進行編制。本設計的內容將涉及包括：機械結構、電路控制、visualbasic編程、三維仿真等內容，最終達到不改變硬件、軟件條件下，經(jīng)過制定規(guī)范標準，完成離線編程功能開發(fā)的目的。2.機械手簡介機械手出現(xiàn)在20世紀中期，以其運動的重復性及準確性得到極大的發(fā)展，已經(jīng)成為衡量一個國家制造業(yè)水平和科技水平的主要標準。一般機械手臂有機械系統(tǒng)，控制系統(tǒng)組成。其控制方式種類較多，早期以機械部件實現(xiàn)，近幾十年微機技術成為控制的主要形式[1]。2.1機械手在國民生產(chǎn)生活中的意義工業(yè)生產(chǎn)：機械手的出現(xiàn)加快了機械工業(yè)進入自動化，省人化，高效化的領域。隨著工業(yè)發(fā)展的進行，在國民生產(chǎn)勞動密集性行業(yè)中，勞動量與勞動價值比例需要進行改革。減少成本是現(xiàn)代企業(yè)增加競爭力的有力手段，以日本為例，在第二次世界大戰(zhàn)后，日本勞動力對于經(jīng)濟的高速發(fā)展出現(xiàn)嚴重不足的困難。為此，日本在1967年從美國引入機器人及其技術，并在其后短短十幾年的時間中機械人在各個領域中廣泛被使用。機械人的特性使生產(chǎn)成本大為降低，成功的令日本物美價廉的產(chǎn)品以絕對優(yōu)勢進入美國市場，迫使美、英、法等國不得不采取措施，奮起直追[2]。居民生活：逼真的人形機器人為居民生活提供幫助[3]。隨著第一款人造假肢的問世，機械肢便被賦予嶄新的意義。據(jù)調查當前，國際社會公認的全球殘疾人比例約為全球總人口的10%，平均每十個人就有一個人是殘疾人，機械肢能夠協(xié)助部分殘疾人恢復自理能力[4]。醫(yī)療器械的機器人化也在不斷的加深。手術簡單化，創(chuàng)口小型化能夠大大提高手術成功率與術后恢復能力。小型化的醫(yī)用機器人正不斷的被研發(fā)出來進入醫(yī)院，協(xié)助進行各種不同的醫(yī)療救助[5]。2.2實物機械手簡介本設計以市場上某款機械手為對象進行幾何機構分析，控制電路分析，并經(jīng)過編程功能達到復雜動作功能。本設計采用設備：1、6自由度鋁合金機械手（實物如圖1所示）2、32路控制系統(tǒng)圖16自由度鋁合金機械手此機械手是有六個伺服電機的機器手臂。人類的手臂，除了肩、肘、腕三個關節(jié)外，還有手指的關節(jié)，此機械手模擬仿真了除手指外其它關節(jié)。使用了6個舵機能夠實現(xiàn)手的簡單動作，例如抓取雞蛋。產(chǎn)品配置：1、機械手臂1臺2、機械手臂控制器1臺3、串口線1條4、電池盒1個5、光盤1張3.機械手連接指南在機械手運動之前必須將機械手臂與控制器進行正確連接，并將控制器進行合適設置，最后經(jīng)過上位機軟件輸出控制信號進行控制。3.1接線連接1、在安裝前必須準備好以下工具：圖2工具圖2工具2、控制器接口介紹：圖3控制器接口圖3控制器接口備注：波特率設置圖4波特率1圖4波特率1控制器出廠設置波特率默認值為：115200（即兩個針冒都插上）。此控制器，只能設置4種波特率，插上針冒表示“1”，沒插針帽表示“0”。四種波特率設置見下圖5種設置圖解：圖5波特率2圖5波特率23、連接伺服電機電源圖6伺服電機電源圖6伺服電機電源因為伺服電機工作電流比較大，我們使用直流穩(wěn)壓電源給六個伺服電機供電。把準備好的導線按照圖中的接線孔和直流穩(wěn)壓電源進行連接。注意電源的正負極性。（備注：在電源接線過程中需要用到一字螺絲刀）4、連接伺服電機圖7伺服電機連接圖7伺服電機連接控制器一共有32路電機驅動，我們使用第1-6路?？刂破魃嫌腥挪遽樣脕磉B接伺服電機。每個插針的用途在圖中已經(jīng)標出。每路伺服電機接線有三路組成，分別為電源線（中間紅色）、地線（黑絲或棕色）信號線（白色或棕色）。按次序將六路伺服電機連接到控制器上。5、連接控制器電源圖9電池盒圖8單片機電源輸入圖9電池盒圖8單片機電源輸入控制器上共有三路電源輸入口，中間為單片機電源輸入口，需將配件中的電池盒正確的連接到此電源輸入口上。6、將控制器和電腦串口進行連接圖11電腦和控制器連接圖10控制器串口圖11電腦和控制器連接圖10控制器串口使用配件中的串口線，按照正確的接口方法，將控制器串口和電腦串口連接。3.2軟件調試1、打開電腦上位軟件圖12上位機軟件界面圖12上位機軟件界面在光盤“上位機軟件”文件夾中雙擊“6servorobotarmcontroller.exe”文件，就在電腦中顯示上位機界面，如圖12所示圖13通道選擇圖13通道選擇選中1-6通道的復選框，使數(shù)值條處于有效狀態(tài)2、機械手實現(xiàn)運動的操作流程（1）、先將直流穩(wěn)壓電源旋鈕調到最小，打開直流穩(wěn)壓電源開關，由小到大，將電壓調到6V，電流調到2A或更大。（2）、將準備好的6節(jié)AA電池正確的裝入電池盒。（也可使用直流穩(wěn)壓器代替）（3）、點擊上位機軟件左上角的“連接”按鈕。（4）、點擊軟件中的“復位”按鈕，然后再點擊左下角的“運行”按鈕，機器手臂便可運動了。3、上電前最后檢查：伺服電機電源接線、六路伺服電機接線、單片機電源接線。注意：無法動作現(xiàn)象處理（1）、查看單片機電源是否有接反的情況（2）、查看伺服電機接線方向是否正確（3）、查看控制器板上波特率跳線是否正確（4）、查看上位機軟件的COM口設置。COM1是通用端口，對多數(shù)臺式機來說，選“COM1”口便會和電腦成功連接。如果COM1口不成功的話，可選用COM2口。（5）、如果以上原因都被排除，機器手臂還是無法遠動，可檢查伺服電機電源電流，如電量不足，可適當調整穩(wěn)壓電源輸出。4.機械手幾何部件機械手幾何結構組成：爪、臂、底座圖15機械手（3D）圖14機械手（2D）圖15機械手（3D）圖14機械手（2D）4.1爪手部（亦稱抓取機構）是用來直接握持工件的部件，按其工作原理課分為兩類：夾持類和吸附類。本設計機械手為平移型外夾式手部，其手部是由手指、傳動機構和驅動裝置三部分組成[6]。圖16爪圖16爪平移型外夾式手部，夾持力計算[7]圖17夾持力圖17夾持力*AB為直接夾取產(chǎn)品部分，故接觸點由實際裝夾時測量為準。（5mm≤d≤35mm）*經(jīng)過查詢手部舵機參數(shù)，得舵機輸出力矩為1.8KG*cm*由實際測量得α=75度，BC=19.8mm，c=31mm，b=0mm；故e=BCsinα=19.13mm由公式；得夾持力計算公式：手臂部件是機械手的主要握持部件。它的作用是支承手部（包括工件或工具)，并帶動它們作空間運動。臂部運動的目的：把手部送到空間運動范圍內的任意一點。如果改變手部的姿態(tài)(方位)，則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。因此，一般來說臂部具有三個自由度才能滿足基本要求，即手臂的伸縮、左右回轉和升降(或俯仰)運動[8]。本機械手臂經(jīng)過A、B、C、D、E五個舵機實現(xiàn)空間自由運動。A舵機作用：旋轉爪部，達到多方位抓取物品。B、C、D號舵機作用：實現(xiàn)在平面內移動爪部，達到大范圍內方便、快速的定位爪部。E號舵機作用：實現(xiàn)機械手爪部、臂部兩部分旋轉，最大限度的伸展機械手，配合B、C、D舵機能達到在三維空間自由移動爪部的功能手臂部件是機械手的主要握持部件。它的作用是支承手部（包括工件或工具)，并帶動它們作空間運動。臂部運動的目的：把手部送到空間運動范圍內的任意一點。如果改變手部的姿態(tài)(方位)，則用腕部的自由度加以實現(xiàn)。因此，一般來說臂部具有三個自由度才能滿足基本要求，即手臂的伸縮、左右回轉和升降(或俯仰)運動[8]。本機械手臂經(jīng)過A、B、C、D、E五個舵機實現(xiàn)空間自由運動。A舵機作用：旋轉爪部，達到多方位抓取物品。B、C、D號舵機作用：實現(xiàn)在平面內移動爪部，達到大范圍內方便、快速的定位爪部。E號舵機作用：實現(xiàn)機械手爪部、臂部兩部分旋轉，最大限度的伸展機械手，配合B、C、D舵機能達到在三維空間自由移動爪部的功能[9]。圖18臂圖18臂4.3底座機械手底座是承受機械手主體及所夾物件重量、定位機械手臂的部件。一般情況下機械手底座分兩類：1.不可移動型，機械手臂被固定在底座上不可移動，機動性較低。2.可移動型，機械臂被安裝在可移動的底座上，機動性較高[10]。5.機械手電控部件電控部件為機械手數(shù)據(jù)處理中心5.1電控實物解析圖：圖19電控實物解析圖圖19電控實物解析圖a.WIFI擴展接口：Wi-Fi是一種能夠將個人電腦、手持設備（如PDA、手機）等終端以無線方式互相連接的技術。經(jīng)過加載WIFI設備能夠實現(xiàn)無線控制，擺脫串口控制[11]。b.232串口：串口是計算機上一種非常通用設備通信的協(xié)議。大多數(shù)計算機包含兩個基于RS232的串口。串口同時也是儀器儀表設備通用的通信協(xié)議；很多GPIB兼容的設備也帶有RS-232口。同時，串口通信協(xié)議也能夠用于獲取遠程采集設備的數(shù)據(jù)[12]。c.單片機：atmega168單片機是基于AVR增強型RISC結構的低功耗8為CMOS微控制器。由于其先進的指令集以及單時鐘周期指令執(zhí)行時間，atmega168的數(shù)據(jù)吞吐率高達1MIPS/MHz,從而能夠緩解系統(tǒng)在功耗和處理器速度之間的矛盾[13]。d.串口波特率跳線：電子通信領域，波特率即調制速率，指的是信號被調制以后在單位時間內的波特數(shù)，即單位時間內載波參數(shù)變化的次數(shù)。它是對信號傳輸速率的一種度量，一般以“波特每秒”（Bps）為單位[14]。e.單片機ISP下載口：ISP口提供了在線編輯的可能，非ISP單片機在下載程序或燒寫程序時，需要將單片機從電路板上取下，并經(jīng)過專業(yè)燒入器將程序燒入單片機。ISP功能支持直接在線編程調試，免去裝取單片機[15]。f.控制板電源接口：控制板電源主要供電對象分兩類：一、提供單片機電源，單片機采用了穩(wěn)壓技術支持輸入的電壓范圍6V~12V。二、提供舵機電源，機器手臂共采用了6組舵機，其輸入電壓在4.8V~6V之間。（低于最低電壓時容易出現(xiàn)機械手臂顫抖現(xiàn)象。）g.舵機接口：本機器手臂用到6組接口，每組接口分為：地線、電源線、信號線。5.2電路原理圖圖20電路原理圖圖20電路原理圖[16]此電路主功能由以下幾部分構成：1、電源模塊；2、JSP下載模塊；3、串口模塊；4、MCU模塊；5、舵機信號輸出模塊各部分詳細功能如下：5.2.1電源模塊此機械手電源分為兩類：1.單片機電源，2.舵機供電電源1、單片機等控制元件電源（6V-12V）[17]：圖21電源模塊圖21電源模塊電源模塊主要有元件：78M05，電容組成78M05主要功能：主要參與穩(wěn)壓電路，能提供多種固定的輸出電壓，應用范圍廣。內含過流、過熱和過載保護電路。帶散熱片時，輸出電流可達1A。其功能框圖如圖22。圖22功能框圖圖22功能框圖注：（1）、輸出電壓為5V。輸入電壓，即使是紋波電壓的低值點，都必須高于所輸出電壓1V以上。（2）、當穩(wěn)壓器遠離電源濾波器時，要求用C3。（3）、C5可改進穩(wěn)定性和瞬態(tài)響應。2、舵機供電電源（4.8V-6V）此控制系統(tǒng)提供32路控制功能，分兩個電源供電1-16路、17-32路。標準的微型舵機有三條控制線，分別為：電源、地及控制。電源線與地線用于提供內部的直流馬達及控制線路所需的能量，電壓一般介于4V-6V之間，該電源應盡可能與處理系統(tǒng)的電源隔離（因為舵機馬達會產(chǎn)生噪聲），甚至小舵機在重負荷時也會拉低放大器的電壓[18]。5.2.2JSP下載模塊AVR單片機都帶有Flash存儲器，所用的AVR器件也都支持在線編程（ISP）。經(jīng)過ISP能夠修改MCU的程序存儲器，EEPROM，熔絲，加密位等。當前有ATMELAVRISP，支持的軟件有AVRStudio。能夠對絕大多數(shù)AVR器件進行在線編程。該機械手臂ISP下載線連線如圖23[19]：圖23JSP下載模塊圖23JSP下載模塊JSP下載模塊接口連接[20]，如表1所示表1JSP接口連接表表1JSP接口連接表標準ISP接口Atmega168MOSIPB3(PCINT3/OC2A/MOSI)RSTPC6(RESET/PCINT14)SCKPB5(SCK/PCINT5)MISOPB4(PCINT4/MISO)注：使用燒錄器或并行高壓編程燒寫芯片，能夠將錯誤的熔絲設置修改成正常狀態(tài)。5.2.3串口模塊此串口模塊包含兩個方面：1、串口接口，2、MAX232芯片圖24串口模塊圖24串口模塊1、串口接口（RS-232），是當前世界上最常見的串行總線標準，是由美國EIA（電子工業(yè)協(xié)會）和BELL公司一起開發(fā)的通信協(xié)議，它對信號線的功能、電氣特性、連接器等都有明確的規(guī)定。其各引腳的信號定義[21]，如表2所示表2RS232引腳表2RS232引腳引腳號縮寫符信號方向定義1PG屏蔽（保護）地2TXD從終端到調制解調器發(fā)送數(shù)據(jù)3RXD從調制解調器到終端接收數(shù)據(jù)4RTS從終端到調制解調器請求發(fā)送5CTS從調制解調器到終端清楚發(fā)送6DSR從調制解調器到終端數(shù)據(jù)準備好7SG信號地8DCD從調制解調器到終端接收線路信號檢測9保留供檢測用2、MAX232芯片該產(chǎn)品是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標準的芯片。由于電腦串口rs232電平是-10v+10v，而一般的單片機應用系統(tǒng)的信號電壓是ttl電平0+5v,max232就是用來進行電平轉換的,該器件包含2驅動器、2接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平[22]。該產(chǎn)品是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標準的芯片。由于電腦串口rs232電平是-10v+10v，而一般的單片機應用系統(tǒng)的信號電壓是ttl電平0+5v,max232就是用來進行電平轉換的,該器件包含2驅動器、2接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平[22]。圖25MAX232表3MAX232引腳連接MAX232芯片引腳連接[23]，如表3所示表3MAX232引腳連接功能組各組功能組功能電壓TTL/CMOSINPUTS輸入TLL或CMOS信號0~5VTTL/CMOSOUTPUTS輸出TLL或CMOS信號0~5VRS232OUTPUTSTTL或CMOS轉為RS232信號輸出±12VRS232INPUTSRS232信號轉為TTL或CMOS信號±12V5.2.4MCU模塊Atmega168引腳說明[24]1、VCC：數(shù)字電路的電源2、END：地3、端口B(PB7…0)XTAL1/XTAL2/TOSC1/TOSC2：端口B為8位雙向I/O口，并具有可編程的內部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅動特性，能夠輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若內部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口B保持為高阻態(tài)。經(jīng)過對系統(tǒng)時鐘選擇位的設定，PB6可作為反向振蕩放大器與內部時鐘操作電路的輸入。經(jīng)過對系統(tǒng)時鐘選擇位的設定，PB7可作為反向振蕩放大器的輸出。系統(tǒng)使用內部RC振蕩器時，經(jīng)過設置ASSR寄存器的AS2位，能夠將PB7..6作為異步定時器/計數(shù)器2的輸入口TOSC2..1使用。4、端口C(PC5..0)：端口C為7位雙向I/O口，并具有可編程的內部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅動特性，能夠輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若內部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口C保持為高阻態(tài)。5、PC6/RESET：RSTDISBL位被編程時，可將PC6作為一個I/O口使用。因此，PC6引腳與端口C其它引腳的電特性是有區(qū)別的。RSTDISBL位未編程時，PC6將作為復位輸入引腳Reset，此時，即使系統(tǒng)時鐘沒有運行，該引腳上出現(xiàn)的持續(xù)時間超過最小脈沖寬度的低電平將產(chǎn)生復位信號。6、端口D(PD7..0)：端口D為8位雙向I/O口，并具有可編程的內部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對稱的驅動特性，能夠輸出和吸收大電流。作為輸入使用時，若內部上拉電阻使能，端口被外部電路拉低時將輸出電流。在復位過程中，即使系統(tǒng)時鐘還未起振，端口D呈現(xiàn)為三態(tài)。7、AVCC：AVCC為A/D轉換器的電源。當引腳PC3..0與PC7..6用于ADC時，AVCC應經(jīng)過一個低通濾波器與VCC連接。不使用ADC時該引腳應直接與VCC連接。PC6..4的電源則是由VCC提供的。8、AREF：AREF為ADC的模擬基準輸入引腳。9、ADC7..6：(TQFP與MLF封裝)TQFP與MLF封裝芯片的ADC7..6引腳為兩個10位A/D轉換器的輸入口，它們的電壓由AVCC提供。圖26AVR結構框圖圖26AVR結構框圖5.2.5舵機信號輸出模塊該模塊輸出舵機控制信號，主要功能部件為75HC595芯片。74HC595是一款漏極開路輸出的CMOS移位寄存器，輸出端口為可控的三態(tài)輸出端，亦能串行輸出控制下一級級聯(lián)芯片。使用原理：舵機信號輸出模塊采用了4塊74HC595芯片作為32路控制器信號輸出端。單片機經(jīng)過將數(shù)據(jù)輸入SI口，并對需要使用的芯片進行時能后，74HC595輸出控制信號[25]使用原理：舵機信號輸出模塊采用了4塊74HC595芯片作為32路控制器信號輸出端。單片機經(jīng)過將數(shù)據(jù)輸入SI口，并對需要使用的芯片進行時能后，74HC595輸出控制信號[25]。圖2775HC595引腳說明[25]，如表4所示表475HC595引腳表475HC595引腳引腳編號管腳名說明1、2、3、4、5、6、7、15QA-QH三態(tài)輸出管腳8GND電源地9SQH串行數(shù)據(jù)輸出管腳10SCLR移位寄存器清零端11SCK數(shù)據(jù)輸入時鐘線12RCK輸出存儲器鎖存時鐘線13OE輸出使能14SI數(shù)據(jù)線15VCC電源端6.上位機軟件上位機軟件是機械手控制的客戶界面，強大的功能提供了多種控制機械手的方式，能夠根據(jù)實際情況選用其中一種或幾種方式相接合，從而達到難度要求較高的任務要求（詳見圖12）。界面介紹（分6個部分組成）：A、端口的連接和設置。B、通道的控制。C、操作選項。D、指令庫。E、速度調節(jié)和間隔時間調節(jié)。F、手輸指令。6.1端口的連接和設置端口是電腦與機械手的連接通道，上位機的命令便是經(jīng)過端口傳遞給機械手。如果端口出現(xiàn)異常將直接截斷機械手的控制信號傳輸。故端口的選擇將直接影響機械手控制是否成功。圖28端口連接圖28端口連接軟件提供用戶自由選擇端口種類及連接或斷開，也可對端口進行屬性設置。*在單擊連接按鈕后，上位機軟件將自動與機械手進行連接，按鍵字樣由“連接”轉為“斷開”，設置功能也將不可用。*單擊斷開按鈕后，上位機軟件將自動與機械手斷開連接，按鍵字樣由“斷開”轉為“連接”，設置功能重新可用。圖29端口設置圖29端口設置端口設置內容包括：端口選擇、比特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶效驗、流控制。*主要設置：端口選擇、比特率。*比特率：要與機械手主電路控制板設置相對應。6.2通道的控制控制電路板共提供32路控制通道，可同時滿足對32個執(zhí)行件進行控制。（1-16路控制通道與17-32路控制通道的電源輸入接口相互獨立，可由用戶選擇接通。）舵機工作原理:控制信號由接收機的通道進入信號調制芯片，獲得直流偏置電壓。它內部有一個基準電路，產(chǎn)生周期為20ms，寬度為1.5ms的基準信號，將獲得的直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差輸出。最后，電壓差的正負輸出使電機驅動芯片決定電機的正反轉。當電機轉速一定時，經(jīng)過級聯(lián)減速齒輪帶動電位器旋轉，使得電壓差為0，電機停止轉動[26]。6.2.1舵機控制舵機的控制一般需要一個20ms左右的時基脈沖，該脈沖高電平部分一般對應0.5ms~2.5ms范圍內的角度控制脈沖部分。以180度角度伺服為例，那么對應的控制關系是這樣的[26]：0.5ms0度；1.0ms45度；1.5ms90度；2.0ms135度；2.5ms180度；6.2.2上位機控制原理根據(jù)舵機的控制原理，上位機采用滾動條形式，經(jīng)過拖動滾動條或直接輸入滾動條數(shù)值，控制輸出脈沖長度，從而達到控制角度的目的。（滾動條對應數(shù)值500-2500，代表脈沖時間0.5-2.5ms）6.2.3實際操作上位機軟件默認滾動條數(shù)值1500是歸零的狀態(tài)。每條通道控制的上位機界面，從上到下為：數(shù)值輸入框、滾動條、復選框。當選中復選框的時候，數(shù)值條為有效狀態(tài)，這里，如果說機器手臂從上向下6個舵機按順序編號為1-6，插在控制板上的插頭倘若也是按這個順序接在主板上，此控制軟件界面上的1-6個編號也是一一對應的。當雙電源接通后，通訊沒有問題的話，拖動1-6的任一個數(shù)值滾動個條，機器手臂就會動起來。（每次點復位按鈕后，拖動編號1伺服電機對應的滾動條，拖動到1340-1950，以免讓編號1電機長時間處于負載狀態(tài)而減少電機壽命或損壞電機。）6.3操作選項操作選項欄，我們用得比較多的就是“復位”，“添加”，“修改”，“刪除”，“退出”。復位：當點擊“復位”按鈕時，機器手臂會回到初始狀態(tài)，初始狀態(tài)時，當前生效的數(shù)值拖動條的按鈕會停留在中間位置，對應的數(shù)值顯示為1500。添加：當操作者點擊“添加”按鈕時，此控制系統(tǒng)會自動把各個對應編號伺服電機的狀態(tài)（機器手臂的每行指令的間隔時間、伺服轉動速度和角度）自動保存到指令庫里面。修改：“修改”按鈕是有來修改已經(jīng)生成的一行指令。就是在選中一行指令時，點擊“修改”按鈕時，系統(tǒng)會自動將當前各個編號伺服電機的動作狀態(tài)信息替換選中行指令的功能。刪除：“刪除”按鈕是用來刪除當前選中的一行指令。退出：“退出”按鈕是退出當前操作界面。*操作功能是機械手的示教功能，經(jīng)過添加功能保存舵機狀態(tài)，并經(jīng)過“運行”功能將單一的動作進行串聯(lián)，從而達到連續(xù)動作的目的。6.4指令庫指令庫是用來保存一行或多行各個對應編號伺服電機動作（機器手臂的每行指令包括間隔時間、伺服轉動速度和角度）指令的一個庫空間。在使用運行命令時，指令庫中指令按排列循序依次執(zhí)行。6.5速度調節(jié)和間隔時間調節(jié)“速度調節(jié)”控制著每個伺服電機的轉動速度。系統(tǒng)默認為300為佳，數(shù)值調太大會影響機器手臂的使用壽命。（300代表的意義：每秒鐘單個通道數(shù)值改變的量為300，以180度舵機為例300代表每秒轉動27度。）“間隔時間調節(jié)”是調節(jié)每行指令間的動作時間間隔。舉例表示：time4800#5p500s300time3000#5p1000s300time#5ps3001、運行第一句指令時表示：系統(tǒng)給予機械手臂1號舵機4800ms從當前位置移動到p500位置，速度為300。2、運行第二句指令時表示：系統(tǒng)給予機械手臂1號舵機3000ms從p500位置移動到p1000位置，速度為300。3、運行第三句指令時表示：系統(tǒng)給予機械手臂1號舵機ms從p1000位置移動到p位置，速度為300。*注意命令三中p1000到p度為300，完成這個動作耗時t=（-1000）/300=3.33s>ms,即命令三在執(zhí)行2秒后舵機便停止，機械手未能到達指定位置。故間隔時間和速度要相互配合才能準確完成指定任務。6.6手輸指令6.6.1機械手上位機程序（指令）編寫規(guī)則本機械手上位機程序，采用較為簡單明了的程序編寫規(guī)則。其包含四個要素：時間，對象通道，位置，轉速。1、時間：表示執(zhí)行對應行指令所耗時間，即兩行指令跳轉所需時間間隔。2、對象通道：由于機械手臂采用32控制電路，故編程時必須指明程序需控制的通道。（此控制電路通道對應編程通道代號，見表5）3、位置：表示舵機旋轉停止后位置的數(shù)值。4、轉速：表示舵機的轉速，即舵機每秒能夠旋轉的單位精度量。舉例說明：“time3000#5P1200s300”（1）、time3000：表示執(zhí)行此行指令的時間——時間。（2）、#5：表示程序控制的通道為1號通道——對象。（3）、p1200：表示舵機旋轉停止后位置的數(shù)值為1200。（4）、s300：表示舵機每秒能夠旋轉300個單位精度，即每秒轉動27度。6.6.2手輸指令欄的運用舉例：在手輸指令欄中輸入“time3000#5P1200s300”然后點“發(fā)送”按鈕，便能夠控制其中1號舵機電機的傳動。如果想命令多個電機同時工作，例：控制1號、2號、3號、4號、5號、6號舵機分別從當前位置轉動到0度、27度、45度、63度、90度、180度時需輸入：#5P500#6P800#4P1000#3P1200#2P1500#12500，并點擊“發(fā)送”。*“發(fā)送”命令使用后，被發(fā)送指令將被刪除不在指令庫中進行保留。表5編號表電路板編號對應的指令編號，見表5所示。表5編號表7.機械手手工編程的開發(fā)和使用7.1單步即時動作實現(xiàn)動作步驟：1、機器手臂連接完成。2、拖動上位機軟件通道控制滾動條——拖動過程中機械手隨數(shù)值變化而產(chǎn)生即時動作。3、直接在通道控制界面輸入滾動條數(shù)值——機械手隨輸入數(shù)字不同可產(chǎn)生即時變化。4、經(jīng)過手輸命令實現(xiàn)多電機聯(lián)動即時動作。單步即時運動特點：優(yōu)點：能夠直接進行運動，能夠省去前期對機械手幾何尺寸進行測量與計算，在有實物的現(xiàn)場是最直接編程方式。缺點：單步無法實現(xiàn)多伺服電機連續(xù)運動的復雜運動，且必須經(jīng)過多次調試。在無實物機械手的狀態(tài)下，無法實現(xiàn)精確編程定位。7.2編程連續(xù)動作實現(xiàn)動作步驟：1、機器手臂連接完成。2、經(jīng)過操作功能記錄各次單步動作，并經(jīng)過連續(xù)執(zhí)行所記錄的單步動作達到連續(xù)動作的目的。3、經(jīng)過預先編程，并將編寫好的程序輸入上位機“手輸指令欄”便可達到復雜動作的需要。此章將詳細介紹預先編程流程及程序優(yōu)化：主要工作：1、確定機械手舵機與上位機數(shù)值關系2、測量機械手尺寸3、舉例驗證4、時間、轉動量、轉速關系5、機械手多軸聯(lián)動優(yōu)化編程6、模塊化編程7.2.1確定機械手舵機與上位機數(shù)值關系1、上位機軟件與機械手1號舵機之間控制關系：圖30機械手（2D）表6舵機1號上位機滾動條數(shù)值圖30機械手（2D）表6舵機1號上位機滾動條數(shù)值爪開合量1340-140053mm-51mm1400-145051mm-48mm1450-150048mm-46mm1500-155046mm-42mm1550-160042mm-38mm1600-165038mm-33mm1650-170033mm-27mm1700-175027mm-22mm1750-180022mm-17mm1800-185017mm-12mm1850-190012mm-7mm1900-19507mm-5mm注：滾動條數(shù)值不能超過1340-1950范圍。舵機原點：滾動條數(shù)值為1340。例：將邊長為22mm的物體夾住。如圖31，機械手如要夾持此物體必須滿足條件：爪部張開量達到22mm，夾持力達到要求。查表6符合22mm的爪開合量為22mm-17mm，對應上位機滾動條數(shù)值為1750-1800。圖31圖31夾持物2、上位機軟件與機械手2號舵機關系已知2號電機控制機械手臂爪部旋轉，亦稱腕。（1）、該舵機可旋轉角度180度，旋轉方向為俯視狀態(tài)下隨著通道控制數(shù)值變小腕舵機順時針轉動。（2）、舵機轉動精度：180度/（2500-500）=0.09度（表示上位機滾動條數(shù)值變動一個單位，對應舵機旋轉角度為0.09度）。（3）、舵機原點判斷:如圖32。（4）、為實現(xiàn)高效率編制運動軌跡，對機械手臂旋轉狀態(tài)進行記錄。提供標準化機械手運動程序參數(shù)標準表，表7。表7舵機2號上位機滾動條數(shù)值表7舵機2號上位機滾動條數(shù)值舵機旋轉角度（順時針為正）500164.34…………22260度（平行狀態(tài)，設定為零點）…………2500-24.66圖圖32舵機2號*上位機滾動條數(shù)值P與舵機旋轉角度β計算公式β=0.09×（P1-P0）式中：P1——滾動條所要求位置的數(shù)值。P0——舵機位于原點時，滾動條數(shù)值，3號舵機為2226。由上式可推出，已知舵機旋轉位置角度，求P1值。P1=-β/0.09+P0=-β/0.09+22263、上位機軟件與3號舵機控制關系已知3號電機控制機械手腕與爪移動。（1）、該舵機可旋轉角度180度，隨著通道控制數(shù)值變大旋轉方向為3號電機相對于5號電機順時針旋轉。（2）、舵機轉動精度：180度/（2500-500）=0.09度（表示上位機滾動條數(shù)值變動一個單位，對應舵機旋轉角度為0.09度）。（3）、舵機原點判斷：2號、3號舵機B、C表面相互平行。（如圖33）、機械手運動程序參數(shù)，如表8。表8舵機3號上位機滾動條數(shù)值對應舵機旋轉角度（順時針為正）500-85.5度…………13500度（平行狀態(tài)，設定為零點）…………2500圖33圖33舵機3號*上位機滾動條數(shù)值P與舵機旋轉角度β計算公式β=0.09×（P1-P0）式中：P1——滾動條所要求位置的數(shù)值。P0——舵機位于原點時，滾動條數(shù)值，3號舵機為1350。由上式可推出，已知舵機旋轉位置角度，求P1值。P1=β/0.09+P0=β/0.09+13504、上位機軟件與4號舵機關系已知4號電機控制機械手臂移動。（1）、該舵機可旋轉角度180度，隨著通道控制數(shù)值變小旋轉方向為4號電機相對于5號電機順時針旋轉。（2）、舵機轉動精度：180度/（2500-500）=0.09度（表示上位機滾動條數(shù)值變動一個單位，對應舵機旋轉角度為0.09度）。（3）、舵機原點判斷：連臂x，y相互平行。（如圖34）（4）、機械手運動程序參數(shù)標準表，見表9。表9舵機4號上位機滾動條數(shù)值對應舵機旋轉角度（順時針為正）500+96.75度…………15750度（平行狀態(tài)，設定為零點）…………2500圖34圖34舵機4號*上位機滾動條數(shù)值P與舵機旋轉角度β計算公式β=0.09×（P1-P0）式中：P1——滾動條所要求位置的數(shù)值P0——舵機位于原點時，滾動條數(shù)值，4號舵機為1575.由上式可推出，已知舵機旋轉位置角度，求P1值。P1=－β/0.09+P0=－β/0.09+15755、上位機與5號舵機關系已知5號電機控制機械手臂移動。（1）、該舵機可旋轉角度180度，隨著通道控制數(shù)值變大旋轉方向為連臂y相對于5號電機順時針旋轉。（2）、舵機轉動精度：180度/（2500-500）=0.09度（表示上位機滾動條數(shù)值變動一個單位，對應舵機旋轉角度為0.09度）。（3）、舵機原點判斷：連臂y豎直狀態(tài)。（如圖35）（4）、機械手運動程序參數(shù)，如表10。表10舵機5號上位機滾動條數(shù)值對應舵機旋轉角度（順時針為正）500-76.5度…………13500度（平行狀態(tài)，設定為零點）…………2500圖35圖35舵機5號*上位機滾動條數(shù)值P與舵機旋轉角度β計算公式β=0.09×（P1-P0）式中：P1——滾動條所要求位置的數(shù)值P0——舵機位于原點時，滾動條數(shù)值，4號舵機為1350.由上式可推出，已知舵機旋轉位置角度，求P1值。P1=β/0.09+P0=β/0.09+13506、上位機與6號舵機關系已知6號電機控制機械手臂旋轉。（1）、該舵機可旋轉角度180度，旋轉方向為俯視狀態(tài)下隨著通道控制數(shù)值變小腕舵機順時針轉動。（2）、舵機轉動精度：180度/（2500-500）=0.09度（表示上位機滾動條數(shù)值變動一個單位，對應舵機旋轉角度為0.09度）。（3）、舵機原點判斷：舵機5N面與舵機6M面平行（NM面不在同側，如圖36）。（4）、機械手運動程序參數(shù),見表11。表11舵機6號上位機滾動條數(shù)值舵機旋轉角度（順時針為正）500+99度…………16000度（平行狀態(tài)，設定為零點）…………2500圖36圖36舵機6號*上位機滾動條數(shù)值P與舵機旋轉角度β計算公式β=0.09×（P1-P0）式中：P1——滾動條所要求位置的數(shù)值。P0——舵機位于原點時，滾動條數(shù)值，4號舵機為1600。由上式可推出，已知舵機旋轉位置角度，求P1值。P1=－β/0.09+P0=－β/0.09+16007.2.2測量機械手尺寸進過實際測量得下圖（圖37）圖37圖37機械手臂測量圖7.2.3舉例驗證（參照圖36）圖38實例圖（參照圖36）圖38實例圖要求：將A位置“被夾持物”舉高后，放置到另一側的B位置（如圖38）。步驟：*為方便編程此處時間與速度均采用默認值分析：1、由3.1節(jié)得爪張開后a值發(fā)生變化，故必須考慮機械手臂實際移動距離要小于248.8mm。已知：c=31mm，b=0mm，h=51.5/2mm，由得：a=28.23mm2、機械手臂實際接觸部分如圖39中d部分，圖39接觸位置圖39接觸位置3、故機械手實際需要移動的距離為[248.8－（30/2）－28.23]=205.57mm工作流程：（1）、先將各舵機回原點；（2）、調整6號舵機角度，使被夾持物進入機械手控制范圍；（3）、調整3號舵機角度，收回爪與腕防止機械手移動中爪碰到被夾持物；（4）、調整4.5號舵機角度，使機械手達到指定位置；（5）、調整3號舵機角度，使爪能到達指定位置；（6）、調整1號舵機角度，夾住被夾持物；（7）、經(jīng)過3號舵機夾起物件；（8）、調整6號舵機角度，使機械手轉至指定位置；（9）、調整3號舵機放下物件；（10）、調整1號舵機放開物件；（11）、復位5號舵機后將其它電機回零。4、詳細過程：（1）、將機械手臂復位，1號舵機爪張開至最大位置（各舵機回至原點，非上位機軟件復位）。得程序：Time7000#5p1340s300#6p2226s300#4p1350s300#3p1575s300#2p1350s300#1p1600s300（2)、調整6號舵機角度：已知A位置位于相對舵機6的M同側法線位置由圖36及表11得A物體相對于舵機6旋轉角度為+90度位置，故有公式P1=－β/0.09+1600，得P1=600。由表5得舵機6號對應編程代號為1，得程序：time4800#1p600s300（3)、調整3號舵機角度：由圖33及表8先將3號舵機旋轉達到+90度位置，由公式P1=β/0.09+1350得P1=2350，由表5得舵機3號對應編程代號為4，得程序：time4800#4p2350s300（4)、調整4.5號舵機角度：經(jīng)計算得5號舵機與4號舵機之間臂部分長度在水平方向上投影需為39mm，即5號舵機角度位置為-29度。由圖35及表10需將5號舵機旋轉達到-29度，由公式P1=β/0.09+1350，得P1=1027。由表5得舵機5號對應編程代號為2，得程序：time4800#2p1027s300需舵機4號與舵機3號之間臂部分與底座平行，由圖34及表9需將4號舵機旋轉達到-61度，由公式P1=－β/0.09+1575得P1=2253，由表5得舵機4號對應編程代號為3，得程序：time4800#3p2253s300（5）、調整3號舵機角度：根據(jù)計算將3號舵機回復至原點（機械手爪與到達指定位置），由圖33及表8需將3號舵機旋轉達到0度，由公式P1=β/0.09+1350，得P1=1350，由表5得舵機3號對應編程代號為4，得程序：time4800#4p1350s300（6）、調整1號舵機角度：根據(jù)被夾持物外形尺寸調整爪張開量，根據(jù)表6需將1號舵機數(shù)值調整為P=1400，由表5得舵機1號對應編程代號為5，得程序:time4800#5p1400s300（7）、調整3號舵機角度：根據(jù)計算需將被夾持物抬高一定距離，3號舵機需旋轉至+61度位置，即號舵機數(shù)值調整為P2027，計算過程同上第3步，得程序：time4800#4p2027s300（8）、調整6號舵機角度：由圖33得，B位置為俯視狀態(tài)下A位置逆時針轉過150度的位置，根據(jù)圖36及表11需將6號舵機角度位置調整為－60度，故有公式P1=－β/0.09+1600得P1=2266，由表5得舵機6號對應編程代號為1，得程序：time6000#1p2266s300（9）、調整3號舵機角度：需舵機4號與舵機3號之間臂部分與底座平行由圖34及表9需將3號舵機旋轉達到0度，計算過程同上第3步，由表5得舵機3號對應編程代號為4，得程序：time4800#4p1350s300（10）、調整1號舵機角度：將機械手爪部張開至最大，查表6得P1=1340，由表5得舵機1號對應編程代號為5，得程序：time4800#5p1340s300（11）、回零5號舵機后再回零其它舵機，得程序：time4800#2p1350s300time4800#5p1340s300#6p2226s300#4p1350s300#3p1575s300#1p1600s3005、程序最后整理為：第一行：Time7000#5p1340s300#6p2226s300#4p1350s300#3p1575s300#2p1350s300#1p1600s300第二行：time4800#1p600s300第三行：time4800#4p2350s300第四行：time4800#2p1027s300第五行：time4800#3p2253s300第六行：time4800#4p1350s300第七行：time4800#5p1400s300第八行：time4800#4p2027s300第九行：time6000#1p2266s300第十行：time4800#4p1350s300第十一行：time4800#5p1340s300第十二行：time4800#2p1350s300第十三行：time4800#5p1340s300#6p2226s300#4p1350s300#3p1575s300#1p1600s300將上述程序輸入上位機便可完成“被夾持物”從A位置搬運至B位置。（上述程序耗時70s）7.2.4時間、轉動量、轉速關系在7.2.3例子中我們能夠發(fā)現(xiàn)一個現(xiàn)象：機械手的兩個連續(xù)動作之間往往存在停頓等待現(xiàn)象。停頓等待的出現(xiàn)增加了機械手資源的浪費，不利于實現(xiàn)高效化工作。本小節(jié)將著力介紹如何消除或減小此類等待現(xiàn)象。1、分析：產(chǎn)生等待現(xiàn)象的原因，指令執(zhí)行時間（跳轉時間）與舵機實際運動時間不匹配。（1）、指令執(zhí)行時間<舵機實際運動時間，將會導致指令提前跳轉出現(xiàn)舵機未旋轉到位現(xiàn)象。（2）、指令執(zhí)行時間=舵機實際運動時間，指令跳轉時舵機正好運動到位為編程最優(yōu)狀態(tài)。（3）、指令執(zhí)行時間>舵機實際運動時間，將出現(xiàn)舵機實際運動停止后等待指令執(zhí)行結束，導致等待出現(xiàn)。2、措施：上述現(xiàn)象涉及到三個要素，時間、轉動量、轉速。由上述分析可得第2種情況為編程最優(yōu)，故能夠得到以下表示式：指令執(zhí)行時間=舵機實際運動時間舵機實際運動時間=轉動量/轉速*轉動量為相鄰兩條指令旋轉位置之差的絕對值；單行指令中不同舵機實際運行時間不同時，指令執(zhí)行時間取用最長的時間；為保證能完全復位程序，首行回原點指令時間一般較長，不建議修改。3、實例解析：已知：某程序第一行：time4800#5p1340s300第二行：time4800#5p1400s300故可得：第二行舵機實際運動時間=（1400-1340）/300=0.2秒，舵機實際運動時間<指令執(zhí)行時間，存在等待時間，結論：將第二行指令應改為，time200#5p1400s3004、對7.2.3程序優(yōu)化：第一行：time7000#5p1340s300#6p2226s300#4p1350s300#3p1575s300#2p1350s300#1p1600s300第二行：time4800#1p600s300第一行：time7000#5p1340s300#6p2226s300#4p1350s300#3p1575s300#2p1350s300#1p1600s300第二行：time4800#1p600s300第三行：time4800#4p2350s300第四行：time4800#2p1027s300第五行：time4800#3p2253s300第六行：time4800#4p1350s300第七行：time4800#5p1400s300第八行：time4800#4p2027s300第九行：time6000#1p2266s300第十行：time4800#4p1350s300第十一行：time4800#5p1340s300第十二行：time4800#2p1350s300第十三行：time4800#5p1340s300#6p2226s300#4p1350s300#3p1575s300#1p1600s300上述程序耗時70秒第一行：time7000#5p1340s300#6p2226s300#4p1350s300#3p1575s300#2p1350s300#1p1600s300第二行：time3400#1p600s300第三行：time3400#4p2350s300第四行：time1100#2p1027s300第五行：time2300#3p2253s300第六行：time3400#4p1350s300第七行：time200#5p1400s300第八行：time2300#4p2027s300第九行：time5600#1p2266s300第十行：time2300#4p1350s300第十一行：time200#5p1340s300第十二行：time1100#2p1350s300第十三行：time2300#5p1340s300#6p2226s300#4p1350s300#3p1575s300#1p1600s300上述程序耗時37秒經(jīng)過時間、轉動量、轉速三者優(yōu)化后7.2.5機械手多軸聯(lián)動優(yōu)化編程單軸運動：機械手運動過程中每一時刻同時運動的軸數(shù)量不超過1根。多軸聯(lián)動：機械手運動過程中某一時刻同時運動的軸數(shù)量超過1根。相對于多軸聯(lián)動，單軸運動編程較簡單，但單軸運動指令較長，極易出現(xiàn)編程錯誤，且程序查錯修改工作量較大。但同時多軸聯(lián)動有利于減少程序指令數(shù)量，提高工作效率是現(xiàn)今機械手發(fā)展的方向。多軸聯(lián)動與單軸運動的聯(lián)系：多軸聯(lián)動建立在單軸運動基礎上，即多軸聯(lián)動為多條單軸運動指令的集合。如單軸運動無法實現(xiàn)的操作，多軸聯(lián)動亦無法實現(xiàn)。多軸聯(lián)動實現(xiàn)方法：1、機械手單軸運動程序單中的相鄰的通道控制指令之間的程序段不出現(xiàn)干涉現(xiàn)象時可合并成一段程序。（如圖39）2、機械手單軸運動程序單中的相鄰的通道控制指令之間的程序段出現(xiàn)干涉現(xiàn)象時如圖40，可將（程序段頭→前一行程序）合成一段，干涉位置一段，（后一行程序→1、機械手單軸運動程序單中的相鄰的通道控制指令之間的程序段不出現(xiàn)干涉現(xiàn)象時可合并成一段程序。（如圖39）2、機械手單軸運動程序單中的相鄰的通道控制指令之間的程序段出現(xiàn)干涉現(xiàn)象時如圖40，可將（程序段頭→前一行程序）合成一段，干涉位置一段，（后一行程序→程序段尾）合成一段，共三段。圖39多軸聯(lián)動a圖40多軸聯(lián)動b*注意干涉現(xiàn)象：指機械手在運動過程中出現(xiàn)手臂與所抓取物相碰撞或機械手自身相碰撞或單行指令同一舵機出現(xiàn)次數(shù)超過1次，等使機械手無法完成指定任務的現(xiàn)象。對于多軸聯(lián)動：可參考7.2.6節(jié)模塊化編程確定干涉位置。實例：對7.2.4程序優(yōu)化第一行：time7000#5p1340s300#6p2226s300#4p1350s300#3p1575s300#2p1350s300#1p1600s300第二行：time3400#1p600s300#4p2350s300#2p1027s300#3p2253s300第一行：time7000#5p1340s300#6p2226s300#4p1350s300#3p1575s300#2p1350s300#1p1600s300第二行：time3400#1p600s300#4p2350s300#2p1027s300#3p2253s300第三行：time3400#4p1350s300第四行：time200#5p1340s300第五行：time5600#3p1575s300#1p2266s300第六行：time2300#4p1350s300第七行：time200#5p1340s300第八行：time1100#2p1350s300第九行：time2300#5p1340s300#6p2226s300#4p1350s300#3p1575s300#1p1600s300上述程序耗時27s第一行：time7000#5p1340s300#6p2226s300#4p1350s300#3p1575s300#2p1350s300#1p1600s300第二行：time3400#1p600s300第三行：time3400#4p2350s300第四行：time1100#2p1027s300第五行：time2300#3p2253s300第六行：time3400#4p1350s300第七行：time200#5p1400s300第八行：time2300#4p2027s300第九行：time5600#1p2266s300第十行：time2300#4p1350s300第十一行：time200#5p1340s300第十二行：time1100#2p1350s300第十三行：time2300#5p1340s300#6p2226s300#4p1350s300#3p1575s300#1p1600s300上述程序耗時37s7.2.6模塊化編程模塊化編程指經(jīng)過人為的手段將程序分為固定的幾個組成部分。在執(zhí)行編程任務時，經(jīng)過組合不同的模塊從而達到快速高效的編程目的。機械手編程模塊一般能夠分成以下幾個部分：1、回原點模塊：該指令為固定指令不建議更改Time7000#5p1340s300#6p2226s300#4p1350s300#3p1575s300#2p1350s300#1p1600s3002、定位模塊：經(jīng)過調整除機械手臂爪部張合舵機外其余舵機，將爪部定位到指定所夾持物位置。3、抓取模塊：單指將爪合攏夾持住物品。4、轉移模塊：轉移包括三個部分：1）、將物體抬高使其脫離底面。2）、抬高物體后水平移動或旋轉到指定位置上方。3）、將物體下降到指定位置。5、松爪模塊：指將夾持物體的爪松開。6、脫離模塊：指將機械手的爪部脫離出物體，防止誤操作引起機械手臂部位與其自身或物品發(fā)生干涉現(xiàn)象。各編程模塊在程序中的運用：1.程序段首：回原點模塊2.程序段正文：定位模塊A、單任務程序組成3.程序段正文：抓取模塊A、單任務程序組成4.程序段正文：轉移模塊5.程序段正文：松爪模塊6.程序段尾：脫離模塊B、多任務程序組成單任務程序段………………B、多任務程序組成單任務程序段………………單任務程序段三位一體離線編程平臺三位：指機械手自動編程軟件、pro/e三維仿真檢驗模塊、機械手實際執(zhí)行模塊。一體：指由上述的三者經(jīng)過先輸出程序，再檢驗程序，最后執(zhí)行程序的順序組合在一起的離線編程平臺。8.1自動編程軟件此款軟件以方便編程人員使用及輔助實現(xiàn)離線編程為目的而進行編寫，其采用了visualbasic編程語言進行編制，并設計開發(fā)了以下功能：1、實現(xiàn)了將被夾持物座標轉化為上位機p1~p6口參數(shù)的功能。2、提供了被夾持物在多位置間轉移時的自動編程功能。*物品離機械手距離：指被夾持物到機械手底部電機輸出軸中心線距離。*物品離地高度：指夾持物被夾持位置距機械手放置平面的高度。*夾持角度：指夾持時機械手爪部與豎直線成夾角，如圖41。（1）、當被夾持物在5號舵機正方向范圍內時對應夾持角度為正（2）、當被夾持物在5號舵機負方向范圍內時對應夾持角度為負圖41角a(5號舵機正負方向判斷方法見，7.2.1節(jié))圖41角a*夾持物體尺寸：指夾持物被夾持位置的尺寸，用以確定爪的張合量。*爪旋轉量：指2號舵機的旋轉量，詳細規(guī)則見（7.2.1節(jié)）*夾持物與機械手工作面角度：指6號舵機的旋轉位置，詳細規(guī)則見（7.2.1節(jié)）8.1.1軟件界面介紹1、位置轉化界面（主界面）圖42主界面圖42主界面該界面主要功能：將輸入的坐標參數(shù)轉化為相對應上位機軟件p1~p6口P值。2、高級功能界面A圖43高級界面BA圖43高級界面B該界面主要功能：將輸入的一個或多個位置參數(shù)轉化為對應的上位機程序。A窗口:對應上位機程序輸出窗口（只提供三行顯示）B窗口：對應坐標參數(shù)輸入窗口，可同過“添加位置”“移除位置”來增加或減少位置數(shù)*本軟件供提供最多為4個的位置數(shù)*當只有一個位置時，軟件自動切換為：輸出原點到該點的上位機程序*當存在多個位置時，軟件自動切換為：輸出不同位置之間的上位機程序3、設置界面圖44設置界面圖44設置界面該界面主要功能：設置整個軟件工作參數(shù)。（1）、舵機原點：可經(jīng)過此項更改對應舵機的原點位置，默認為7.2.1節(jié)確定的機械手各舵機原點。（2）、舵機速度調節(jié)：經(jīng)過此項，調節(jié)“高級”模式下不同位置