工業(yè)機(jī)器人操作與運(yùn)維流程 課件 第5、6章 工業(yè)機(jī)器人編程、工業(yè)機(jī)器人外圍設(shè)備

工業(yè)機(jī)器人編程第五章工業(yè)機(jī)器人操作與運(yùn)維教程1+X證書制度試點(diǎn)培訓(xùn)用書掌握工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言的特點(diǎn)、基本功能及方式。掌握工業(yè)機(jī)器人的控制方式及硬件結(jié)構(gòu)。熟悉工業(yè)機(jī)器人編程的基本要求。掌握工業(yè)機(jī)器人在線示教編程和自主編程的特點(diǎn)。工業(yè)機(jī)器人編程學(xué)習(xí)內(nèi)容工業(yè)機(jī)器人編程01工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言工業(yè)機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)一定的動(dòng)作和功能，除了要依靠可靠的硬件支持，還有很大部分的工作是通過(guò)編程完成的。隨著工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人的編程技術(shù)也得到不斷完善，并成為工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的重要組成部分。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言編程就是使用某種特定的語(yǔ)言描述工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡，使工業(yè)機(jī)器人按照指定的運(yùn)動(dòng)軌跡和作業(yè)指令完成操作人員期望的各項(xiàng)工作。工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)與一般機(jī)械不同，其程序設(shè)計(jì)更有特色，在討論工業(yè)機(jī)器人編程之前，先通過(guò)舉例說(shuō)明工業(yè)機(jī)器人裝配工作站的工作過(guò)程。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言工業(yè)機(jī)器人裝配工作站由輸送帶、視覺(jué)系統(tǒng)、裝配機(jī)器人、壓床、送料器和工作臺(tái)等組成，如圖5-1所示。整個(gè)裝配過(guò)程大致如下。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言工作站控制系統(tǒng)發(fā)出輸送帶啟動(dòng)信號(hào)，視覺(jué)系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)輸送帶上是否存在工件，當(dāng)視覺(jué)系統(tǒng)檢測(cè)到輸送帶上有工件時(shí)，識(shí)別工件的位置和方向，并檢查工件的缺陷。根據(jù)視覺(jué)系統(tǒng)的輸出，末端執(zhí)行器以設(shè)定的力抓取工件，如果末端執(zhí)行器沒(méi)有正確抓取工件，那么當(dāng)末端執(zhí)行器移開后視覺(jué)系統(tǒng)將重新執(zhí)行檢測(cè)任務(wù)。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言末端執(zhí)行器把工件放到工作臺(tái)的安裝夾具內(nèi)，這時(shí)輸送帶再次啟動(dòng)，以便輸送下一個(gè)工件。末端執(zhí)行器采用力控制向工件執(zhí)行插入鉚釘?shù)墓ぷ?，并檢查鉚釘是否正確安裝，如果判定配件是好的，那么末端執(zhí)行器將工件抓取至下一個(gè)安裝夾具上并執(zhí)行下一道裝配工序。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言如果下一個(gè)安裝夾具已裝有工件，那么操作人員會(huì)得到相應(yīng)的錯(cuò)誤信號(hào)，且末端執(zhí)行器將停止工作并等待操作人員清除錯(cuò)誤信號(hào)。這是現(xiàn)有的裝配機(jī)器人可能執(zhí)行的作業(yè)任務(wù)，這類應(yīng)用需要一種能執(zhí)行上述過(guò)程的工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言，下面對(duì)工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言進(jìn)行介紹。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言類型隨著工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言也得到了發(fā)展和完善。早期的工業(yè)機(jī)器人由于功能單一、動(dòng)作簡(jiǎn)單，所以可采用固定程序或者示教方式控制其運(yùn)動(dòng)軌跡。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言隨著工業(yè)機(jī)器人作業(yè)動(dòng)作的多樣化和作業(yè)環(huán)境的復(fù)雜化，采用固定程序或示教方式已經(jīng)不能滿足要求。必須依靠能適應(yīng)作業(yè)動(dòng)作和作業(yè)環(huán)境隨時(shí)變化的工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言才能完成工業(yè)機(jī)器人編程工作。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言目前，根據(jù)作業(yè)描述水平的高低，工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言可分為動(dòng)作級(jí)編程語(yǔ)言、對(duì)象級(jí)編程語(yǔ)言和任務(wù)級(jí)編程語(yǔ)言。動(dòng)作級(jí)編程語(yǔ)言：動(dòng)作級(jí)編程語(yǔ)言是最低級(jí)的工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言關(guān)節(jié)級(jí)編程關(guān)節(jié)級(jí)編程是一種以工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)為對(duì)象，在編程時(shí)給出工業(yè)機(jī)器人各關(guān)節(jié)位置的時(shí)間序列，在關(guān)節(jié)坐標(biāo)系中進(jìn)行編程的編程方法。末端執(zhí)行器級(jí)編程末端執(zhí)行器級(jí)編程是一種在工業(yè)機(jī)器人工作空間的直角坐標(biāo)系中進(jìn)行編程的方法。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言對(duì)象級(jí)編程語(yǔ)言對(duì)象級(jí)編程語(yǔ)言是描述操作對(duì)象（作業(yè)物體本身動(dòng)作）的語(yǔ)言。它不需要描述工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)，只需要編程人員用程序描述出作業(yè)本身的順序過(guò)程和環(huán)境模型，即描述操作對(duì)象與操作對(duì)象之間的關(guān)系，工業(yè)機(jī)器人通過(guò)編譯程序就能知道如何動(dòng)作。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言任務(wù)級(jí)編程語(yǔ)言任務(wù)級(jí)編程語(yǔ)言是一種比前兩類編程語(yǔ)言更高級(jí)的編程語(yǔ)言，也是最理想的工業(yè)機(jī)器人高級(jí)編程語(yǔ)言。這類編程語(yǔ)言不需要用工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)作描述作業(yè)任務(wù)，也不需要描述工業(yè)機(jī)器人操作對(duì)象的中間狀態(tài)的過(guò)程。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言只需要按照某種規(guī)則描述工業(yè)機(jī)器人操作對(duì)象的初始狀態(tài)和最終目標(biāo)狀態(tài)，工業(yè)機(jī)器人語(yǔ)言系統(tǒng)可利用已有環(huán)境信息、知識(shí)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)進(jìn)行推理、計(jì)算，從而自動(dòng)生成工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)作順序和數(shù)據(jù)。例如，一臺(tái)生產(chǎn)線上的裝配機(jī)器人欲完成軸和軸承的裝配，軸承的初始位置和裝配后的目標(biāo)位置已知，當(dāng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)發(fā)出抓取軸承的命令時(shí)，裝配機(jī)器人在初始位置選擇恰當(dāng)?shù)淖藨B(tài)抓取軸承，語(yǔ)言系統(tǒng)在初始位置和目標(biāo)位置之間尋找路徑。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言在復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境中找出一條不會(huì)與周圍障礙物發(fā)生碰撞的合適路徑，裝配機(jī)器人沿此路徑運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)位置。在此過(guò)程中，作業(yè)中間狀態(tài)的作業(yè)方案的設(shè)計(jì)、工序的選擇、動(dòng)作的前后安排等一系列問(wèn)題都由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言關(guān)節(jié)級(jí)編程是一種以工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)為對(duì)象，在編程時(shí)給出工業(yè)機(jī)器人各關(guān)節(jié)位置的時(shí)間序列，在關(guān)節(jié)坐標(biāo)系中進(jìn)行編程的編程方法。但可以相信的是，隨著人工智能技術(shù)及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展，任務(wù)級(jí)編程語(yǔ)言必將取代其他編程語(yǔ)言成為工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言的主流。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言工業(yè)機(jī)器人語(yǔ)言系統(tǒng)結(jié)構(gòu)工業(yè)機(jī)器人語(yǔ)言系統(tǒng)包括硬件、軟件和被控設(shè)備。如工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言、工業(yè)機(jī)器人控制柜、工業(yè)機(jī)器人、作業(yè)對(duì)象、周圍環(huán)境和外圍設(shè)備等。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言工業(yè)機(jī)器人語(yǔ)言系統(tǒng)如圖5-2所示，圖中的箭頭表示信息的流向。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言工業(yè)機(jī)器人語(yǔ)言是一種操作人員與工業(yè)機(jī)器人之間記錄信息或交換信息的程序語(yǔ)言。它作為一種專用語(yǔ)言，用于給出作業(yè)指示和動(dòng)作指示，處理系統(tǒng)根據(jù)上述指示控制工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)行，提供了一種解決人機(jī)通信問(wèn)題的方法。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言工業(yè)機(jī)器人語(yǔ)言系統(tǒng)不僅包括語(yǔ)言，還包括語(yǔ)言的處理過(guò)程。它支持工業(yè)機(jī)器人編程，可以用于控制外圍設(shè)備、傳感器和人機(jī)接口，并且支持各種通信方式。工業(yè)機(jī)器人語(yǔ)言操作系統(tǒng)包括3個(gè)基本操作狀態(tài)：監(jiān)控狀態(tài)、編輯狀態(tài)和執(zhí)行狀態(tài)。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言基本功能工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言的基本功能包括運(yùn)算功能、決策功能、通信功能等。這些基本功能都通過(guò)工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言運(yùn)算功能運(yùn)算功能是工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言最重要的功能之一。沒(méi)有安裝傳感器的工業(yè)機(jī)器人，可能不需要對(duì)工業(yè)機(jī)器人程序進(jìn)行運(yùn)算，但是它只是一臺(tái)適于編程的數(shù)控機(jī)器，安裝了傳感器的工業(yè)機(jī)器人可以進(jìn)行的最有用的運(yùn)算是解析幾何運(yùn)算，這些運(yùn)算結(jié)果可以使工業(yè)機(jī)器人自行決定下一步把末端執(zhí)行器置于何處。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言決策功能工業(yè)機(jī)器人語(yǔ)言系統(tǒng)可以根據(jù)傳感器的輸入信息做出決策，不用進(jìn)行任何運(yùn)算。通信功能工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)與操作人員之間的通信能力，可使工業(yè)機(jī)器人從操作人員處獲取需要的信息，并提示操作人員下一步要做什么，也可使操作人員知道工業(yè)機(jī)器人打算做什么。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言運(yùn)動(dòng)功能工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言最基本的一個(gè)功能就是可以描述工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。通過(guò)使用工業(yè)機(jī)器人語(yǔ)言中的運(yùn)動(dòng)語(yǔ)句，操作人員可以建立軌跡規(guī)劃程序與軌跡生成程序之間的聯(lián)系。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言工具指令功能工具控制指令通常是由閉合某個(gè)開關(guān)或繼電器觸發(fā)的。而開關(guān)和繼電器又可能接通或斷開電源，直接控制工具運(yùn)動(dòng)，或給電子控制器發(fā)送一個(gè)小功率信號(hào)，讓電子控制器去控制工具。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言傳感數(shù)據(jù)處理功能工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言的一個(gè)極其重要的功能是傳感數(shù)據(jù)處理功能。工業(yè)機(jī)器人語(yǔ)言系統(tǒng)可以提供一般的決策結(jié)構(gòu)，如“if…then…else"、"case…"“do…until…”和“while…do…”等，以便工業(yè)機(jī)器人語(yǔ)言系統(tǒng)根據(jù)傳感器的信息控制程序的流程。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言工業(yè)機(jī)器人編程基本要求目前工業(yè)機(jī)器人常用的編程方法有在線示教編程、離線編程和自主編程。一般在調(diào)試階段，可以通過(guò)示教器對(duì)編譯好的程序進(jìn)行逐步執(zhí)行、檢查、修正，等程序完全調(diào)試成功后，可正式投入使用。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言不管使用何種語(yǔ)言，都要求工業(yè)機(jī)器人的編程過(guò)程能夠通過(guò)語(yǔ)言進(jìn)行程序的編譯，從而把工業(yè)機(jī)器人的源程序轉(zhuǎn)換成機(jī)器碼。以便工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)能直接讀取和執(zhí)行程序。在一般情況下，工業(yè)機(jī)器人編程的基本要求包括以下幾點(diǎn)。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言建立世界坐標(biāo)系及其他坐標(biāo)系在進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人編程時(shí)，需要描述物體在三維空間中的運(yùn)動(dòng)方式。為了便于描述，需要給工業(yè)機(jī)器人及其系統(tǒng)中的其他物體建立一個(gè)基礎(chǔ)坐標(biāo)系，這個(gè)基礎(chǔ)坐標(biāo)系被稱為世界坐標(biāo)系。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言描述工業(yè)機(jī)器人作業(yè)情況對(duì)工業(yè)機(jī)器人作業(yè)情況的描述與工業(yè)機(jī)器人環(huán)境模型、編程語(yǔ)言水平有關(guān)。現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人語(yǔ)言需要給出作業(yè)順序，由語(yǔ)法和詞法定義輸入語(yǔ)句，并由作業(yè)順序描述整個(gè)作業(yè)過(guò)程。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言描述工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)描述工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)是工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言的基本功能之一。操作人員可以運(yùn)用語(yǔ)言中的運(yùn)動(dòng)語(yǔ)句控制路徑規(guī)劃器，路徑規(guī)劃器允許操作人員規(guī)定路徑上的點(diǎn)及目標(biāo)點(diǎn)，操作人員可以決定是否采用點(diǎn)插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)，還可以控制工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度或運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言用戶規(guī)定執(zhí)行流程與一般的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言相同，工業(yè)機(jī)器人編程系統(tǒng)允許用戶規(guī)定執(zhí)行流程。包括轉(zhuǎn)移、循環(huán)、調(diào)用子程序、中斷及程序試運(yùn)行等。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言良好的編程環(huán)境與計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言相同，大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言具有中斷功能。以便在程序開發(fā)和調(diào)試過(guò)程中每次只執(zhí)行一條單獨(dú)語(yǔ)句，一個(gè)良好的編程環(huán)境有助于提高程序員的工作效率。工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言02工業(yè)機(jī)器人編程方式及編程技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)在線示教編程在線示教編程通常是由操作人員通過(guò)示教器控制末端執(zhí)行器到達(dá)指定位姿。記錄工業(yè)機(jī)器人位姿數(shù)據(jù)并編寫工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令，完成工業(yè)機(jī)器人在正常加工軌跡規(guī)劃、位姿等關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)信息的采集和記錄。工業(yè)機(jī)器人編程方式及編程技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)經(jīng)過(guò)示教后，工業(yè)機(jī)器人在實(shí)際運(yùn)行時(shí)將使用示教過(guò)程中保存的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)插補(bǔ)運(yùn)算，就可以再現(xiàn)在示教點(diǎn)上記錄的工業(yè)機(jī)器人位置。在線示教編程的用戶接口是示教器鍵盤，操作人員通過(guò)操作示教器，向工業(yè)機(jī)器人的控制器發(fā)送控制指令。工業(yè)機(jī)器人編程方式及編程技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)然后，控制器通過(guò)運(yùn)算，完成對(duì)工業(yè)機(jī)器人的控制。最后，工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)信息和狀態(tài)信息也會(huì)通過(guò)控制器的運(yùn)算顯示在示教器上。工業(yè)機(jī)器人編程方式及編程技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)操作人員利用示教器進(jìn)行在線示教編程如圖5-3所示。工業(yè)機(jī)器人編程方式及編程技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)自主編程隨著編程技術(shù)的發(fā)展，各種跟蹤測(cè)量傳感技術(shù)日益成熟。人們開始研究以焊縫的測(cè)量信息為反饋，由計(jì)算機(jī)控制焊接機(jī)器人進(jìn)行路徑規(guī)劃的自主編程技術(shù)。工業(yè)機(jī)器人編程方式及編程技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)基于激光結(jié)構(gòu)光的自主編程基于激光結(jié)構(gòu)光的自主編程如圖5-4所示。工業(yè)機(jī)器人編程方式及編程技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)基于雙目視覺(jué)的自主編程引導(dǎo)工業(yè)機(jī)器人按優(yōu)化揀選要求自動(dòng)生成工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器的位姿參數(shù)，如圖5-5所示。工業(yè)機(jī)器人編程方式及編程技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)多傳感器信息融合的自主編程多傳感器信息融合的自主編程（見(jiàn)圖5-6）能夠根據(jù)視覺(jué)傳感器、力傳感器等多種傳感器反饋的綜合數(shù)據(jù)，規(guī)劃自主軌跡，從而完成動(dòng)作軌跡。工業(yè)機(jī)器人編程方式及編程技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)編程技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)隨著視覺(jué)技術(shù)、傳感技術(shù)、智能控制、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)及大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展。未來(lái)工業(yè)機(jī)器人編程技術(shù)將會(huì)發(fā)生根本的變革，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。工業(yè)機(jī)器人編程方式及編程技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)01編程將會(huì)變得簡(jiǎn)單、快速、可視、模擬和仿真。03工業(yè)機(jī)器人編程技術(shù)基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將實(shí)現(xiàn)編程的網(wǎng)絡(luò)化、遠(yuǎn)程化、可視化。02工業(yè)機(jī)器人編程技術(shù)基于傳感技術(shù)、信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)可以感知、辨識(shí)、重構(gòu)環(huán)境和工件等的CAD模型，自動(dòng)獲取加工路徑的幾何信息。工業(yè)機(jī)器人編程方式及編程技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)工業(yè)機(jī)器人編程技術(shù)基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)將實(shí)現(xiàn)離線編程和真實(shí)場(chǎng)景的互動(dòng)。工業(yè)機(jī)器人編程技術(shù)根據(jù)離線編程技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)獲取的幾何信息將實(shí)現(xiàn)自主規(guī)劃路徑、自動(dòng)獲取焊接參數(shù)并進(jìn)行仿真確認(rèn)。工業(yè)機(jī)器人編程方式及編程技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)總之，在不遠(yuǎn)的將來(lái)傳統(tǒng)的在線示教編程將只在少數(shù)場(chǎng)合得到應(yīng)用，如空間探索、水下、核電等。而自主編程技術(shù)將會(huì)得到進(jìn)一步發(fā)展，并與CAD/CAM、視覺(jué)技術(shù)、傳感技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)等深度融合。自動(dòng)感知、辨識(shí)、重構(gòu)工件及加工路徑等，實(shí)現(xiàn)路徑的自主規(guī)劃、自動(dòng)糾偏和自適應(yīng)環(huán)境。工業(yè)機(jī)器人編程方式及編程技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)第六章工業(yè)機(jī)器人操作與運(yùn)維教程1+X證書制度試點(diǎn)培訓(xùn)用書工業(yè)機(jī)器人外圍設(shè)備熟悉外圍設(shè)備通信技術(shù)。熟悉智能傳感器的功能及應(yīng)用。熟悉PLC的功能及應(yīng)用。熟悉觸摸屏技術(shù)的應(yīng)用。工業(yè)機(jī)器人外圍設(shè)備學(xué)習(xí)內(nèi)容工業(yè)機(jī)器人外圍設(shè)備01外圍設(shè)備通信技術(shù)控制系統(tǒng)中的通信對(duì)于工業(yè)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，控制系統(tǒng)尤其重要，它不僅能向各執(zhí)行元器件發(fā)出（如運(yùn)動(dòng)軌跡、動(dòng)作順序、運(yùn)動(dòng)速度、動(dòng)作時(shí)間等）指令。還能監(jiān)視自身行為，一旦發(fā)現(xiàn)自身有異常行為就會(huì)自檢然后排查、分析產(chǎn)生異常的原因，并及時(shí)做出報(bào)警提示。外圍設(shè)備通信技術(shù)隨著工業(yè)機(jī)器人復(fù)雜程度的提高，其控制系統(tǒng)的技術(shù)難度也越來(lái)越大。因此控制系統(tǒng)各單元之間的通信問(wèn)題就變得非常重要了。外圍設(shè)備通信技術(shù)工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)主要由通信接口、位置伺服、I/O控制器及數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)組成，控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖6-1所示。外圍設(shè)備通信技術(shù)RS-232通信與RS-485通信RS-232通信：網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)通信分為兩種形式：串行通信和并行通信。串行通信是網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的基礎(chǔ)，20世紀(jì)60年代，國(guó)際上推出了第一個(gè)串行通信標(biāo)準(zhǔn)，即RS-232標(biāo)準(zhǔn)，從而出現(xiàn)了至今仍廣泛應(yīng)用的RS-232串行總線。外圍設(shè)備通信技術(shù)按RS-232串行總線的最簡(jiǎn)單應(yīng)用模式（遠(yuǎn)距離通信模式），用3根導(dǎo)線可進(jìn)行全雙工串行通信，用2根導(dǎo)線可進(jìn)行半雙工串行通信。全雙工串行通信即信息的接收和發(fā)送可以同時(shí)進(jìn)行；半雙工串行通信指的是既可接收，也可發(fā)送，但二者不能同時(shí)進(jìn)行。外圍設(shè)備通信技術(shù)常見(jiàn)的9針串口引腳定義如表6-1所示。外圍設(shè)備通信技術(shù)RS-485通信由于串行通信簡(jiǎn)單實(shí)用，所以在工業(yè)上得到了廣泛使用，但是工業(yè)環(huán)境中通常會(huì)有噪聲干擾傳輸線路。在使用RS-232進(jìn)行傳輸時(shí)經(jīng)常會(huì)受到外界的電氣干擾，從而使信號(hào)發(fā)生錯(cuò)誤。外圍設(shè)備通信技術(shù)PROFIBUSPROFIBUS是ProcessFieldBus（過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線）的縮寫，于1989年正式成為現(xiàn)場(chǎng)總線的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS在多種自動(dòng)化領(lǐng)域中占據(jù)主導(dǎo)地位，在全世界的設(shè)備節(jié)點(diǎn)數(shù)已經(jīng)超過(guò)2000萬(wàn)。外圍設(shè)備通信技術(shù)PROFIBUS主要由3部分組成：分布式外圍設(shè)備（DecentralizedPeriphery，PROFIBUS-DP）、過(guò)程自動(dòng)化（ProcessAutomation，PROFIBUS-PA）和現(xiàn)場(chǎng)總線報(bào)文規(guī)范（FieldbusMessageSpecification，PROFIBUS-FMS）。外圍設(shè)備通信技術(shù)PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)圖如圖6-6所示，PROFIBUS采用混合總線存取控制方式實(shí)現(xiàn)信息通信。外圍設(shè)備通信技術(shù)工業(yè)以太網(wǎng)傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是指安裝在制造和過(guò)程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)裝置與自動(dòng)化控制裝置之間的數(shù)字串行多點(diǎn)通信技術(shù)。自從IEC（國(guó)際電工委員會(huì)）在1984年提出要制定現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)后，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，各國(guó)的大企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)制定了幾十種現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。外圍設(shè)備通信技術(shù)由于利益沖突等原因，傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)還沒(méi)有形成統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)且不同現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的通信協(xié)議存在很大的差異。使得不同現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)產(chǎn)品的互連存在很大困難，同時(shí)與上層管理信息系統(tǒng)的通信協(xié)議不兼容，難以集成。外圍設(shè)備通信技術(shù)工業(yè)以太網(wǎng)通信方式主要有3種，即TCP/IP方式、以太網(wǎng)方式、修改以太網(wǎng)方式，如圖6-8所示。外圍設(shè)備通信技術(shù)其他新型通信技術(shù)：RFID技術(shù)：基本的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)如圖6-19所示。外圍設(shè)備通信技術(shù)藍(lán)牙技術(shù)：如圖6-22所示，Piconet是指由一臺(tái)主設(shè)備和k（k≤7）臺(tái)從設(shè)備構(gòu)成的主/從式無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，適用于小型娛樂(lè)機(jī)器人系統(tǒng)的主-從式通信。外圍設(shè)備通信技術(shù)無(wú)線技術(shù)：IEEE802.11是第一代無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)之一，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了OSI/RM模型的物理層和MAC層，IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)從屬IEEE802.11家族，其主要內(nèi)容如表6-5所示。外圍設(shè)備通信技術(shù)02智能傳感器技術(shù)應(yīng)用智能傳感器概述智能傳感器是一種對(duì)被測(cè)對(duì)象的某一信息具有感受和檢出功能，能夠?qū)W習(xí)、推理、判斷、處理信號(hào)，并具有通信及管理功能的新型傳感器。智能傳感器具有自動(dòng)校零、標(biāo)定、補(bǔ)償、采集數(shù)據(jù)等能力。智能傳感器技術(shù)應(yīng)用智能傳感器的結(jié)構(gòu)組成：智能傳感器主要由傳感器、微處理器及相關(guān)電路組成，如圖6-25所示。智能傳感器技術(shù)應(yīng)用01智能傳感器的特點(diǎn)：精度高智能傳感器可通過(guò)自動(dòng)校零去除零點(diǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)參考基準(zhǔn)進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比。03高信噪比與高分辨力智能傳感器具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、記憶與信息處理功能。02高可靠性與高穩(wěn)定性智能傳感器可以自動(dòng)補(bǔ)償因工作條件與環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化而引起的系統(tǒng)特性的漂移。智能傳感器技術(shù)應(yīng)用強(qiáng)自適應(yīng)性較高的性價(jià)比智能傳感器具有判斷、分析與處理功能。智能傳感器具有的高性能不是像傳統(tǒng)傳感器那樣。智能傳感器技術(shù)應(yīng)用智能傳感器的主要功能智能傳感器的主要功能是通過(guò)模擬人類的感官和大腦的協(xié)調(diào)動(dòng)作，結(jié)合長(zhǎng)期以來(lái)測(cè)試技術(shù)的研究成果和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)提出的。智能傳感器是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的智能單元，它的出現(xiàn)減輕了傳感器對(duì)原來(lái)硬件性能的苛刻要求，而靠軟件大幅度提高傳感器的性能。智能傳感器技術(shù)應(yīng)用機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)應(yīng)用機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的組成：機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是指通過(guò)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品（圖像采集裝置）獲取圖像。然后將獲得的圖像傳送至處理單元，通過(guò)數(shù)字化圖像處理進(jìn)行目標(biāo)尺寸、形狀、顏色等的判別，進(jìn)而根據(jù)判別結(jié)果控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。智能傳感器技術(shù)應(yīng)用機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)由獲取圖像信息的圖像測(cè)量子系統(tǒng)與決策分類或跟蹤對(duì)象的控制子系統(tǒng)組成。圖像測(cè)量子系統(tǒng)又可分為圖像獲取和圖像處理兩部分。圖像測(cè)量子系統(tǒng)包括照相機(jī)、攝像系統(tǒng)和光源設(shè)備等。智能傳感器技術(shù)應(yīng)用機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的應(yīng)用在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)應(yīng)用中，第一步都是采用圖案匹配技術(shù)定位相機(jī)視場(chǎng)內(nèi)的物體或其特征。物體的定位往往決定機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)應(yīng)用的成敗。如果圖案匹配軟件工具無(wú)法精確定位圖像中的元件，那么，它將無(wú)法引導(dǎo)、識(shí)別、檢驗(yàn)、計(jì)數(shù)或測(cè)量元件。智能傳感器技術(shù)應(yīng)用力覺(jué)系統(tǒng)應(yīng)用：多維力傳感器簡(jiǎn)介：多維力傳感器（見(jiàn)圖6-33）能同時(shí)檢測(cè)三維空間的3個(gè)力/力矩信息。智能傳感器技術(shù)應(yīng)用多維力傳感器的應(yīng)用：打磨機(jī)器人系統(tǒng)由打磨機(jī)器人本體、控制柜、路徑規(guī)劃計(jì)算機(jī)、打磨工具、六維力力矩傳感器及打磨工作臺(tái)等組成，如圖6-34所示。智能傳感器技術(shù)應(yīng)用六維力力矩傳感器安裝在打磨機(jī)器人的六軸末端的法蘭盤上，用于測(cè)量待加工工件在傳感器坐標(biāo)系中X、Y、Z方向受到的力和力矩的大小。打磨工具通過(guò)連接件安裝在六維力力矩傳感器的測(cè)量面。路徑規(guī)劃計(jì)算機(jī)用于規(guī)劃打磨工具在待加工工件上的打磨路徑，其輸出端和控制柜相連。智能傳感器技術(shù)應(yīng)用位置傳感器應(yīng)用位置傳感器用于測(cè)量設(shè)備移動(dòng)狀態(tài)參數(shù)。在工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中，該類傳感器安裝在工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)軸中，用于感知工業(yè)機(jī)器人自身的狀態(tài)，以調(diào)整和控制工業(yè)機(jī)器人的行動(dòng)。智能傳感器技術(shù)應(yīng)用光電編碼器：各種類型的位移傳感器如圖6-36所示。智能傳感器技術(shù)應(yīng)用速度傳感器速度傳感器是工業(yè)機(jī)器人中較重要的內(nèi)部傳感器之一。除了使用前述的光電編碼器外，測(cè)速發(fā)電機(jī)也是廣泛使用的角速度傳感器。測(cè)速發(fā)電機(jī)可分為兩種：直流測(cè)速發(fā)電機(jī)和交流測(cè)速發(fā)電機(jī)。智能傳感器技術(shù)應(yīng)用03PLC技術(shù)應(yīng)用PLC概述可編程序控制器，英文名稱為ProgrammableController，簡(jiǎn)稱PC。但由于PC容易和個(gè)人計(jì)算機(jī)（PersonalComputer）混淆，故人們?nèi)粤?xí)慣用PLC作為可編程序控制器的縮寫。PLC技術(shù)應(yīng)用它是一個(gè)以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)裝置，專門為了在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器。因此可以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出（I/O）接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC技術(shù)應(yīng)用PLC是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)繼電接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它克服了繼電接觸控制技術(shù)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)。既充分利用了微處理器的優(yōu)點(diǎn)，又照顧到了現(xiàn)場(chǎng)電氣操作人員的技能與習(xí)慣，特別是PLC程序編制，不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知識(shí)，而采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單指令形式，使用戶程序編制形象、直觀、方便易學(xué)；調(diào)試與查錯(cuò)也很方便。PLC技術(shù)應(yīng)用PLC應(yīng)用：開關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制、順序控制，既可用于對(duì)單臺(tái)設(shè)