基于DSP运动控制器的5R工业机器人系统设计

摘要：以所设计的开放式5R关节型工业机器人为研究对象，分析了该机器人的结构设计。该机器人采用基于工控PC及DSP运动控制器的分布式控制结构，具有开放性强、运算速度快等特点，对其工作原理进行了详细的说明。机器人的控制软件采用基于Windows平台下的VC++实现，具有良好的人机交互功能，对各组成模块的作用进行了说明。所设计的开放式5R工业机器人系统，具有较好的实用性。

关键词：开放式；关节型；工业机器人；控制软件

0引言

工业机器人技术在现代工业生产自动化领域得到了广泛的应用，也对工程技术人员提出更高的要求，作为机械工程及自动化专业的技术人才迫切需要掌握这一先进技术。为了能更好地加强技术人员对工业机器人的技能实践与技术掌握，需要开放性强的设备来满足要求。本文阐述了我们所开发设计的一种5R关节型工业机器人系统，可以作为通用的工业机器人应用于现场，也可作为教学培训设备。1 5R工业机器人操作机结构设计关节型工业机器人由2个肩关节和1个肘关节进行定位，由2个或3个腕关节进行定向，其中一个肩关节绕铅直轴旋转，另一个肩关节实现俯仰，这两个肩关节轴线正交。肘关节平行于第二个肩关节轴线。这种构型的机器人动作灵活、工作空间大，在作业空间内手臂

的干涉最小，结构紧凑，占地面积小，关节上相对运动部位容易密封防尘，但运动学复杂、运动学反解困难，控制时计算量大。在工业用应用是一种通用型机器人¨。1．1 5R工业机器人操作机结构所设计的5R关节型机器人具有5个自由度，结构简图如图1所示。5个自由度分别是：肩部旋转关节J1、大臂旋转关节J2、小臂旋转关节J3、手腕仰俯运动关节J4和在旋转运动关节J5。总体设计思想为：选用伺服电机(带制动器)驱动，通过同步带、轮系等机械机构进行间接传动。腕关节上设计有装配手爪用法兰，通过不断地更换手爪来实现不同的作业任务。

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09机电一体化工业机器人论文

课题名称：足球机器人的芯片及应用 

         

          班级：

学生姓名：

学号：

指导老师：                                                        

TMS320F2812在足球机器人的芯片及应用      2

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湖南农业大学课程论文

学 院： 工学院 班 级：11级机械1班 姓 名： 曾强 学 号：201140614114 课程论文题目：未来智能机器人

课程名称：MCS-51单片机原理、接口及应用 评阅成绩：

评阅意见：

成绩评定教师签名：

日期： 20xx年 5月 12日

未来智能机器人

摘要：机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。近二十年中，因为电脑技术、电子产品及生物遗传工程等技术的大踏步发展，“智能机械人”的研发热潮已从专业人士的实验室中走了出来，成为一种综合科研能力的开发活动。

关键字:智能 ，CPU，拟人化，人性化

（一）机器人的结构组成及工作原理

机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统等组成。 执行机构即机器人本体，其臂部一般采用空间开链连杆机构，其中的运动副（转动副或移动副）常称为关节，关节个数通常即为机器人的自由度数。 检测装置的作用是实时检测机器人的运动及工作情况，根据需要反馈给控制系统，与设定信息进行比较后，对执行机构进行调整，以保证机器人的动作符合预定的要求。

控制系统有两种方式。一种是集中式控制，即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。另一种是分散（级）式控制，即采用多台微机来分担机器人的控制。如当采用上、下两级微机共同完成机器人的控制时，主机常用于负责系统的管理、通讯、运动学和动力学计算，并向下级微机发送指令信息；作为下级从机，各关节分别对应一个CPU，进行插补运算和伺服控制处理，实现给定的运动，并向主机反馈信息。

（二）机器人的未来发展

机器人的研究从一开始就是拟人化的，所以才有机械手、机械臂的开发与制作，也是为了以机械来代替人去做人力所无法完成的劳作或探险。但近十几年来，机器人的开发不仅越来越优化，而且涵盖了许多领域，应用的范畴十分广阔。大而言之，用之于太空开发，月球车，深海探测器，海洋石油开采，航天飞机机械臂等，小至微型手术机械，生命监测仪等。军事上的用途更是日新月异，从拆弹机器人、清除机器人到无人驾驶飞机、自动化战车，有人甚至预测未来战争可能如星球大战一样，是机器人的战争。至于工业、农业、遗传生物产业、医学、文化

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机器人技术基础课程论文

单片机在机器人控制系统中的应用

学院：机械电气工程学院

班级：

姓名：

学号：

单片机在机器人控制系统中的应用

摘要：本文主要以机器人控制系统为切入点，介绍了中心控制器的种类及单片机的基本知识，又引出单片机与智能机器人的关系，并简单介绍了基于单片机控制的智能机器人，并说明了单片机与主要电路模版之间的连接，又以智能避障机器人和图书馆自动存取机器人为例，进行说明。

关键词：控制系统 中心控制器 单片机 机器人 视觉模块 步伐校正模块

0前言

在这个学期我们学习了机器人技术基础这门课程，了解到了很多先进的技术，我对机器人的控制系统产生了很大的兴趣。同时，在这个学期，我们学习了单片机这门课程，在学习过程中，了解到单片机在机器人控制领域中应用很广泛，因此，我想更加深入的研究学习。

从世界上第一台遥控机械手的诞生至今已有50多年了,在这短短的几年里,伴随着计算机、自动控制理论的发展和工业生产的需要及相关技术的进步,机器人的发展已经历了3代:(1)可编程的示教再现型机器人;(2)基于传感器控制具有一定自主能力的机器人;(3)智能机器人[1].作为机器人的核心部分,机器人控制器是影响机器人性能的关键部分之一.它从一定程度上影响着机器人的发展[2].而在机器人发展的过程中，机器人的控制系统是极其重要的。

1.机器人的控制系统

1.1控制系统

对于一个典型的机器人控制系统，主要组成部分有中心控制器、驱动电路、执行机构、信号处理电路、传感器、输入输出等。对于机器人来说，中心控制器就像人的大脑一样，不仅要通过外围电路控制执行机构完成相关动作，还要根据传感器的输入信息判断机器人的工作状态，有着极其重要的功能。

1.2中心控制器的种类

中心控制器可以大致包括5种。单片机，嵌入式工业控制模块，DSP（数字信号处理器），专用运动控制卡，基于PC的运动控制卡。单片机作为中心控制器时，其结构简单，经济性好，常用于一些简单结构机器人的控制。

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班级：电气化0910

姓名：薛宇婷

学号：200901001022

我眼中的未来机器人

如果你们想使你们一生的工作有益于人类，那么，你们只懂得应用科学本身是不够的。关心人的本身，应当始终成为一切技术上奋斗的目标；关心怎样组织人的劳动和产品分配这样一些尚未解决的重大问题，用以保证我们科学思想的成果会造福于人类，而不致成为祸害。 －－－－爱因斯坦

时代变化之快是不能预测的，在这个日新月异的变化，已经不仅仅是科技，随着科技带动起来的变化有社会制度的变化、伦理道德的变化、和生活方式的变化。未来机器人必定是在这种变化下为达到人类需要的创造的。

未来机器人发展因素也是多方面的。

从科技发展的方面来说： 首先就是软件，也就是机器人的大脑。现在多数机器人都是有固定的程序，将来机器人会有自己学习的能力，这才是机器人的发展方向。而对于这个方向的发展有很多的可能，人工智能、神经网络等也都只是一部分，不是全部，以后会有很多很多的新的理念和科技出现。

1

其次是硬件，也就是机器人的身体。很多人认为长得像人的才是机器人，实际上世界上大多数的机器人都不是人形的。由于现今技术的限制，机器人还不够灵活，本身的限制还得很多。将来生物芯片、新的电机和电池技术会让机器人更加灵活，处理事务更快，控制更加精准。同时，机器人的感知技术也是一大限制，现在的传感器跟生物的感知相比根本就是蚂蚁和大象比的那种感觉。

从重要性上来讲，还是软件的制约比较大，要想真的实现可以自主学习的机器人，人类还要走很久的路呢。

所以总的来说，机器人的发展方向是向更加智能，更加灵活，更加有自我感知和对环境的感知能力。也许有一天，机器人就可以发展的和人类一样。

接下来从社会发展方面来看。

如今全球变化的趋势有一个显著的特点，也就是经济在当今占的位臵分量越来越大。这种情势随之影响了我们的生活、快捷，实用使我们的追求。我们可以想像将来一个中产阶级家庭的生活，每天定时定量的工作。工作累了，回家舒舒服服的休息，这样我们可以知道一部分机器人将用来做一些家庭服务性的工作。一些思维性的工作由人类完成，机器人可以进化，但永远不会思考，所以不会代替人类从事思维性的工作。一些规律性的工作就可以交给机器人完成。机器人最高能发展的程度也许就是识别出最合适的规律用于工作中。

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针对《机器人技术》的课程探讨之 工业机器人

姓 名：

指导老师： 学 号： 班 级：

工业机器人

摘要：机器人学是当今世界极为活跃的研究领域之一，它涉及计算机科学、机械学、电子学、自动控制、人工智能等多个学科。机器人是一种典型的现代光机电一体化产品。随着计算机、人工智能和光机电一体化技术的迅速发展，机器人已成为人类的好帮手。工业机器人自诞生到现在近半个世纪以来，已广泛应用于国民经济各个领域。随着第三次工业革命浪潮的来袭，工业机器人产业迎来了新一轮的发展热潮，在面对机遇的同时，民族机器人企业如何打开国内外机器人市场成为我国本土机器人企业急需面对的问题。机器人的应用越来越广泛，需求越来越大，其技术研究与发展越来越深入。这将提高社会生产率与产品质量，为社会创造巨大的财富！

关键词：工业机器人技术、市场需求、存在问题、解决方案、发展趋势

引言：工业机器人诞生于20世纪60年代,在20世纪90年代得到迅速发展,是最先产业化的机器人技术。它是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域。它的出现是为了适应制造业规模化生产,解决单调、重复的体力劳动和提高生产质量而代替人工作业。在我国,工业机器人的真正使用到现在已经接近20多年了,已经基本实现了试验、引进到自主开发的转变,促进了我国制造业、勘探业等行业的发展。随着我国改革开放的逐渐深入,国内的工业机器人产业将面对越来越大的竞争与冲击,因此,掌握国内工业机器人市场的实际情况,把握我国工业机器人的相关技术与研究进展,显得十分重要。

我国工业机器人虽然经过“七五”攻关计划、“九五”攻关计划和863计划的支持已经取得了较大进展，但是在某些关键技术上，还缺乏整体核心技术的突破，具有中国知识产权的工业机器人则很少。目前与国外企业相比，我国机器人制造公司在技术上的软肋主要表现在电机技术、加工工艺两方面。

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走进科技论文

工业机器人论文

在科技界，科学家会给每一个科技术语一个明确的定义，但机器人问世已有几十年，机器人的定义仍然仁者见仁，智者见智，没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发展，新的机型，新的功能不断涌现。根本原因主要是因为机器人涉及到了人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。就像机器人一词最早诞生于科幻小说之中一样，人们对机器人充满了幻想。也许正是由于机器人定义的模糊，才给了人们充分的想象和创造空间。其实并不是人们不想给机器人一个完整的定义，自机器人诞生之日起人们就不断地尝试着说明到底什么是机器人。但随着机器人技术的飞速发展和信息时代的到来，机器人所涵盖的内容越来越丰富，机器人的定义也不断充实和创新。

在此，我仅根据自己的所学及课本给出的定义概述一下有关机器人的定义。机器人（Robot）是1920年 捷克斯洛伐克作家卡雷尔·恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》的剧本中，塑造的一个具有人的外表、特征和功能，愿意为人服务的机器奴仆“Robota”一词衍生出来的。根据这个定义，我们可以这样说：机器人是一个在三维空间中具有多自由度的，并能实现诸多拟人动作和功能的机器；而工业机器人（Industrial Robot）则是在工业生产上应用的机器人。

而美国机器人工业协会（U.S.RIA）提出的工业机器人定义为机器人是“一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过可编程序动作来执行种种任务的，并具有编程能力的多功能机械手(manipulator)或者通过不同程序的调用来完成各种工作任务的特种装置”。日本机器人协会(JIRA)的定义则是：工业机器人是“一种装备有记忆装置和末端执行器(end effector)的，能够转动并通过自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机器”。可见美国机器人协会和日本机器人协会给出了相类似的定义。国际标准化组织(ISO)的定义：“机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助于可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行种种任务”。 而我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器”。

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