除障机器人毕业设计

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1、摘 要当代科学技术发展特点之一就是机械技术，电子技术和信息技术的结合，机器人就是这种结合的产物之一。现代工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、 恶劣环境下的作业，例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。机器人在我们生活中起着越来越重要的作用。此次设计除障机器人在一条规定路线上通过光电传感器作为检测反馈原件完成除障前的检测工作，通过 CDS5516 舵机的使用与博创模块套件的结合，拼装能灵活运动的执行机构，使用图形化编程软件完成机器人的夹取与放置动作 程序的编写，完

2、成除障机器人的制作。这台机器人将由出发点到达目标点（障碍物所在区域），机器人通过控制器底板所固定的红外光电传感器寻找到障碍物恰当的位置。并在适当的位置停下来，通过控制器板上固定的机械手臂将障碍物牢牢夹住，并将障碍物放在机器人小车的车身板子上。这时机器人将回到初始状态，继续沿直线前行，寻找下一障碍物。以此类推。实现障碍物的检测与清除的功能，它将代替人工进行障碍物的清除工作，由于机器人的运用这将大大减少人力的运用，且工作效率得到了大大的提高。 关键词：除障机器人 图形化编程 MultiFLEX2控制器目 录摘要.1 目录.2 1 课题设计背景和目的 .4 1.1 设计背景 .4 1.2 设计目的

3、.5 2 除障机器人总设计 .7 2.1 除障机器人设计要求 .7 2.2 除障机器人总体设计思路 .7 3 硬件系统的组成 .9 3.1 博创模块化机器人套件 .9 3.2 控制部分 .9 3.2.1 控制器选用要求 .9 3.2.2 MultiFLEX2 控制器简介 .9 3.2.3 控制器底盘选用要求 .10 3.3 执行机构 .11 3.3.1 机器人舵机选用要求.11 3.3.2 CDS5516 舵机简介 .11 3.3.3 夹取机构 .12 3.3.4 舵机连接件 .13 3.3.5 其他连接件.13 3.4 检测部分 .13 3.4.1 传感器选用要求.14 3.4.2 红外光电

4、传感器简介.14 4 组装除障机器人全过程.15 4.1 组装除障机器人全过程.15 5 软件系统设计 .23 5.1 软件总设计 .23 5.2 编程语言和软件的选用.23 5.2.1 编程语言选择 .23 5.2.2 NorthSTAR 软件介绍 .23 5.3 软件实现.24 5.3.1 使用函数与模块简介 .24 5.3.2 除障机器人动作分解 .25 5.3.3 NorthSTAR 软件编程实现 .27 6 除障机器人完成与测试 .28 6.1 除障机器人设计实体 .28 6.2 除障机器人功能测试 .28 结束语.31 致谢.32 参考文献.33 1 课题设计背景和目的1.1 设计

5、背景二十一世纪的今天，随着智能化发展越来越快人们迫切寻找一种能代替人工作的机器。这种机器能按照人所规定的思路去执行。我国近几年机器人自动化生产线已经不断出现，并给用户带来显著效益。随着我国工业企业自动化水平的不断提高，机器人自动化线的市场也会越来越大，并且逐渐成为自动化生产线的主要方式。我国机器人自动化生产线装备的市场刚刚起步，而国内装备制造业正处于由传统装备向先进制造装备转型的时期，这就给机器人自动化生产线研究开发者带来巨大商机。据预测，目前我国仅汽车行业、电子和家电行业、烟草行业、新能源电池行业等，年需求此类自动化线就达300多条，产值约为60多亿元人民币。预计在2005年左右需求此类自动

6、化生产线达到600条。据初步测算，“十一五”期间汽车制造业的需求市场容量将达到800多亿元人民币。经过四十多年的发展，工业机器人已在越来越多的领域得到了应用。在制造业中，尤其是在汽车产业中，工业机器人得到了广泛的应用。如在毛坯制造(冲压、压铸、锻造等)、机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、上下料、装配、检测及仓库堆垛等作业中，机器人都已逐步取代了人工作业。随着工业机器人向更深更广方向的发展以及机器人智能化水平的提高，机器人的应用范周还在不断地扩大，已从汽车制造业推广到其他制造业，进而推广到诸如采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统维护维修机器人等各种非制造行业。此外，在国防军事、医疗卫生、生活服务

7、等领域机器人的应用也越来越多，如无人侦察机(飞行器)、警备机器人、医疗机器人、家政服务机器人等均有应用实例。机器人正在为提高人类的生活质量发挥着重要的作用 目前，国际制造业中心正向中国转移，用信息化带动工业化、用高新技术改造传统产业已成为江苏省工业发展的必由之路。作为先进制造装备之典型代表的机器人必将有一个大的产业发展空间，市场前景广阔。工业机器人技术特点： 1、技术先进工业机器人集精密化、柔性化、智能化、软件应用开发等先进 制造技术于一体，通过对过程实施检测、控制、优化、调度、管理和决策，实现 增加产量、提高质量、降低成本、减少资源消耗和环境污染，是工业自动化水平 的最高体现。 2、技术升级

8、工业机器人与自动化成套装备具备精细制造、精细加工以及柔 性生产等技术特点，是继动力机械、计算机之后，出现的全面延伸人的体力和智 力的新一代生产工具，是实现生产数字化、自动化、网络化以及智能化的重要手 段。 3、应用领域广泛工业机器人与自动化成套装备是生产过程的关键设备，可 用于制造、安装、检测、物流等生产环节，并广泛应用于汽车整车及汽车零部件、 工程机械、轨道交通、低压电器、电力、IC 装备、军工、烟草、金融、医药、 冶金及印刷出版等众多行业，应用领域非常广泛。 4、技术综合性强工业机器人与自动化成套技术，集中并融合了多项学科， 涉及多项技术领域，包括工业机器人控制技术、机器人动力学及仿真、机

9、器人构 建有限元分析、激光加工技术、模块化程序设计、智能测量、建模加工一体化、 工厂自动化以及精细物流等先进制造技术，技术综合性强。 工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和 执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器 人有 36 个运动自由度，其中腕部通常有 13 个运动自由度；驱动系统包括动 力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程 序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制工业机器人按臂部的运动形式分为四种。直角坐标型的臂部可沿三个直角坐 标移动；圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂

10、部能回转、 俯仰和伸缩；关节型的臂部有多个转动关节。 工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。点位 型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊 接和涂装等作业。 工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入 型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过 RS232 串口或者以太网等通信方 式传送到机器人控制柜。 具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人，能在较为复杂的环境下工作； 如具有识别功能或更进一步增加自适应、自学习功能，即成为智能型工业机器人。 它能按照人给的“宏指令”自选或自编程序去适应环境，并自动完成更为复杂的 工作。 将此引进自动化的生产设备，让直接地人工操作转为间接地控制机器，工业机器人成为生产中至关重要的一部分被广泛运用于现代生产中。1.2 设计目的作为机器人家族中重要一员的工业机器人在工业生产中能代替人做某些单 调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业，例如在冲压、压 力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上， 以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。正常的生 产中一些工厂的重复乏味劳动对一线工人的心理会造成一定影响，车间里的