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1、序号（学号：021241131长春大学毕业设计（论文）基于CAN总线的机器人关节控制子程序的设计姓名付双吉学院电子信息工程学院专业自动化班级12411指导教师李国欣（讲师）2016年 6月 2 日基于CAN总线的机器人关节控制子程序的设计【摘要】为了提升机器人的稳定性，可靠性，实时性以及可发展性本文设计丫 一套基于CAN总线的机器人关节控制子程序，该系统由上位pc机控制有一个主 节点还许多从节点节点之间可以用CAN总线链接一边与实现机器人的各个控制 系统模块化点出了控制系统的总体结构，并且集合了系统中的机械手那一个模 块给出CAN总线的软件与硬件的设计该系统或许在外界已经应用了很久应该可 以完
2、成许多工作复杂工作量大或者危险性高或者需要劳动力较多的工作希望 人们可以从机器人生上获得的更多。Design of robot joint control subroutine based on CAN busAbstract in order to improve the robots stability, reliability，real-time and expansibility is designed in this paper based on a set of CAN bus robot joint control subroutine，the PC control system
3、 consists of a master node has many nodes from between side and each robot control system module to point out the overall structure the control system with CAN bus link, and set the manipulator system in the design of a hardware and software module of the CAN bus in the system may have been used for
4、 a long time the outside world should be able to complete the many complex workload or dangerous or need more labor work hope people can get from the machine life the more.目录第1章绪论11.1机器人的国内外发展现状11.1.1国外机器人技术的发展现状11.1.2国外机器人技术发展的特点和趋势11.1.3国内机器人技术的发展现状21.1.4我国机器人技术所面临的挑战和机遇31.2课题研究的意义及内容31.3机器人技术研宄主要
5、进展4第2章机器人的简介52. 1机器人的定义52.2机器人的控制系统组成52. 3 伺服控制系统结构(structureofservocontrol system)62. 4些常见的机器人72.4. 1工业机器人72.4.2移动机器人72. 4. 3医疗与康复机器人11第3章CAN总线的简介133. 1CAN总线的定义133.2CAN总线的发展133.3CAN数据帧的组成14第4章机器人控制系统154. 1总线的选择154.2总体结构164. 3轴节点结构设计174. 4系统的功能184.5系统的控制模块19第5章控制系统195.1控制系统结构195.2关节控制205.3通讯模块机器人的分布
6、式控制系统20雜2224詩文献醒1贝共30页第一章绪论1.1机器人的国内外发展概况自21世纪至今，国内外对机器人技术的发展越来越重视机器人技术被认可 为对未来新兴事业发展具有非常重要的意义的高科技之一，机器人技术是现代 计算机网络遥控技术和现代计算机技术的集成体，它可以体现现代各类先进的 科技，在经济发展过程中，各种机器人对各行业均有非常大的促进作用。他可 以完成各种高精度，高工作量，高风险的工作，这是人类不容易完成的。他极 大程度上的解放了人类的劳动力，同一时刻也提高了人类科学技术发展的效率, 为各国乃至各地区的经济发展作出了非常大的贡献。1.1.1国外机器人技术的发展现状机器人一般因其用途
7、的不同被分为工业机器人和服务机器人两大类，在工 业生产、农业生产过程中在流水线上进行制造工作的各种机器人可以称为工业 机器人；而服务机器人则指的是在平常生活中能够为人们提供相应的医学方而 的服务等各个方而的机器人。在国外的机器人的研发过程当中，研发早期通常 以工业机器人为主，但是在现代却是以服务型机器人为主要研发对象。按照有 关调研显示，日本区域在1994年到1999年之间，其工业机器人的开发和研 宄数量较之以前变成了 2倍，而超过2008年以后，这类增长趋势有所减缓，等 到了 2012年有关工业机器人的制造数量则被服务机器人所超越。此外，据统 计，在日本的机器人数量，在日本的机器人数量在第二
8、十个世纪是全球50%多个 机器人，并在第二十一个世纪中，有一个大的减少，这也就说明了世界各国都 在不断提高对机器人技术的重视度。截止到2012年，北美地区附近所拥有的 机器人数目有大幅度提高，而且拥有超过40%的亚洲机器人出口数目，让日本机 器人在亚洲的至高地位受到了非常大的冲击。另外，依据2013年的相关调查显 示，世界上所有国家在2013年机器人出门总量每年超越25万，此中一大半 是服务用机器人，然而医疗服务用的机器人所占的配比是在45%上下，而这也 能够体现医疗方而的进步。同时，由于人们对生活质量的品味的不断提升，各 类家居服务类的也口渐被人们需要，这类机器人包括真空吸尘类、除草类以及
9、室内清洁类等，这个机器人的价格比较低，在未来的发展中有一个很大的市场， 因此，有关企业在最近几年也将发展的重点发展的服务机器人。1.1.2国外机器人技术发展的特点和趋势最开始由于各个国家经济结构的陆续改变，各种行业的销售中心在发生着 空前的转变，其中包括机器人行业。在最早的机器人技术的开发类别上，是以 工业机器人作为主要研究对象的，利用它提高工作的速度，为各行业取得更人 的利益。而现代机器人研究和开发的重点是转移到服务机器人，因为这种机器 人的价格相对较低，可以更多的人购买，除了现代消费观念的变化，使得其关 于生活质量的服务要求逐渐升高，对于服务型机器人的缺门就逐渐增人。而后，结构材料也发生了
10、转变，传统的机器人大多数结构材料选择的均是 坚实耐用的金属类材料，其主要原因是为了能够保证工业机器人在工作过程中 的稳定性和持久性。而随着现代材料科技技术的发展，大部分机器人的结构材 料都选取质量较高、性能较好的合成材料，这类材料不仅重量轻便，减少了机 器人在工作过程中所承受的负荷，并且质量相对于传统的金属要高，进一步增 加了机器人的使用寿命。另外这类材料的抗磨损性和抗老化性能也极好，能够 保证机器人在工作过程中的稳定性，避免其结构出现损伤，减低维修费用。最后，技术性能也随着提高和对于传统的机器人技术，国外现代的机器人 技术得到了极大程度的提高，不论是在处理器、远程控制系统、移动设备、信 息采
11、集系统、自动设备系统等方面都有了显著的提升。加上现代智能手机技术 的不断提高，很多国外机器人的操控技术都可以通过手机来完成，其中主要就 是服务型机器人的控制系统，这样就使得机器人技术离普通人的生活越来越近, 进一步增加了机器人的受众群体。1.1.3国内机器人技术的发展现状中国是发展中的国家，有关科学技术的发育比较发达的国家比较落伍，此 中亦囊括了机器人的技术。中国机器人研发是从20世纪80年代的中间时段开 始兴盛的，那时由于国际上的机器人研宄热潮的引导，开始了的机器人研 宄发展，而且创建拥有中国自由研宄技术的科技研发基地。当今，中国的机器 人水下服务类技巧己然拥有了世界领先水准，在2012年中
12、国海龙号深海探测器 成功潜入5000米左右的，在一个冲程中，我国的水不机器人技术得到了很大 的提高。此外，中国对各种遥控机器人的研发也较为领先，比如遥控排爆的机 器人、高楼墙体清理机器人以及遥控无人驾驶飞机等，此中中国的无人机技巧 已然达成了世界领先水准，并于2014年的亚洲取替了美利坚，变成亚洲区域无 人机贸易领先的国家。而且，中国的生产机器人、工程机器人技巧的发育速率 亦非常快，包括机器人掌握结构的技术，识别系统和触觉传感系统技术是在世 界上取得了很大的改善，政府是进一步加强机器人技术研发投入。增添了 机器人科技研发基地的数目，而且相关人材的培育给出了优渥的条件和便捷的 环境，在将来的拓展
13、程序中，我国的自主机器人技术必然能够达到世界超一流 水平。1.1.4我国机器人技术所面临的挑战和机遇伴随着近代技巧的发育，世界上的机器人技巧得到了本质上的提高，中国 作为全球最大的机器人市场之一，有关技术一定会流入的市场，而这在为 我国机器人技术提出挑战的同时，也为我国自主机器人技术提供了一定的机遇。 对于此类机器人技术的高速发展形势，市场中关于机器人的要求一定会进一步 增长。而且，因为现代市场经济争夺逐渐提高，各行业全都在想尽各种办法提 升自己的工作速度，且提升职员的工作效率，降低成本，这时关于机器人的要 求就会大大提高。如此就使我国的机器人技术可以有一个良好的发展环境。男 外，由于现代科学
14、研宄的逐渐深入，对于一些人力所无法探索的领域（例如深 海、海峡、地道以及人的身体内等）都有了基础的开发，并且期待可以更加深 入的开发，同时为有关的机器人技巧的发育提供了相当大的动力。中国在研发 机器人技巧的经历中，必须要依托国外领先的经验和技巧，还要不停进行创造, 打造具有中国特色机器人技巧。1.2课题研究的意义及内容机器人作为目前国内外最热话题之一，它的研发非常有价值，例如工业机器 人。在发达的国家当中，工业用机器人自动生产车间整套设施己成为自动化产 业的主要风向标。外国汽车产业、电力电子产业、工程机造等产业己然大批次 使用工业用机器人去生产，来保证产品品质，提升生产速度，同一时刻避免了 大
15、批次的工作事故。像举世闻名的公司ABB、Comau、KUKA、BOSCH、NDC、SW1SSLOG、 村田等全是机器人自动生产和物资流动与仓厍储存自动化设备的一体供应商。 目前，目前，日本、意大利、德国、欧盟、美国等国家产业工人人均拥有工业 机器人数量位于世界前列，全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践 表明，工业机器人普遍发展能实现自动化生产，提升社会生产的速度，推进事 业和科学生产力发育的有效途径。机器人的发展及使用水准，表现了一个国家的生产业水准，机器人事业的发 展应该提升到国家的非常高的水准。机器人的大范围应用是从生产业大国 迈向生产业强国的重要手腕和路程。而且机器人的研发可以代替人力手工，对 于人类不能够进行或者不容易畸形的活动机器人可以代替人类完成，从而达到 解放劳动力等成果。本次课题就是研宄一个对于机器人的关节如何进行细致的控制，使其可以自 由的活动自由的代替人类手工。经由can总线的控制使机器人关节可以轻松地 运转。1.3机器人技术研宄主要进展在多种技术成长的推进K，机器人技巧正在从传统工业生产领域內医疗看 护、教书育人、勘测采集、生物技术、抗震就灾等行业快速发展，应用于多种 行业要求的机器人技术被深入研发和生产.机器人技巧所波及的应用范围非常 广，本文只选用工业的机器人、移动的机器
