制造环境中工业机器人的仿真..doc

制造环境中工业机器人的仿真、控制和远程(因特网)通信 本论文的焦点是在远程通信方面和工作站的形象化，或者是借助连到机器人工作站的PC机，或者是经由因特网上的Web浏览器。所具有的在线能力、机器人工作站台的直观显示与对其控制一起，特别是通过因特网 (Internet)对其控制，有着很大的优点。这使得工业设备(编入机器人工作站)的管理者能监督、控制和在线直接观察诸机器人单元的状态及当前的动作，管理者不需附加设备只凭借PC机和Internet连接，由他的办公室就可方便地做到这一点。?对于这个设计，利用一台ABB公司IRB 2400型工业机器人运行于工作站中，与装配部分、物料搬运部分和生产设备部分结合在一起。这整个的工作站是通过PC机上的线框图来仿真的。该PC机经由与机器人兼容的快速串行链接(RSL)被连接到机器人控制器。这个链接允许PC机控制在线的机器人和工作站。VB（Visual BASIC)程序的仿真部分被转换成网络页面上的Java语言applet程序。这个applet程序上网络服务器通信，然后与运行仿真软件包的PC机通信。这样就经由Internet网建立了控制。在专家系统中已为具体的工作站设备建立和利用一些原则，以允许工作站去完成一系列确定了的制造动作。该专家系统按照Internet网上允许的用户附加数值到工作站的控制程序，去完成工作站中的一定动作，不需要任何的机器人详细编程语言(DPL)或者专门的计算机编程语言(CPL)方面的知识。?设计阶段?该设计的第一阶段是IRB 2400型机器人的软件仿真开发，包括经由快速串行链接(RSL)的来自PC机的对于机器人的在线控制。设计的第二阶段将第一阶段与仿真中的生产设备、物料搬运和装配集成起来，并给出一个实验性的工作站设备与仿真中的专家系统集成。设计的第三阶段是经由Internet网控制，合并网络服务器和Java语言applet软件。不同设计阶段的布置如图1所示。 ?图1 各设计阶段和组成 软件开发?在第一阶段，编程语言VB用来支持快速编程开发（RPD），它与连接机器人和PC机的快速串行链接（RSL）相兼容。仿真软件的主页如图2所示。 ?图2 仿真软件的主页 实际的机器人工作站如图3所示。 ?图3 实际的机器人工作站 机器人的运行程序使用了与C语言非常相似的快速编程语言(RPL)。?在PC机上建立的表示机器人的三维线框图包含它的所有运动范围。用该链接，机器人能被在线控制。仿真中包含如下功能:·自动程序的生成?·隐含线的移动?·从任一位置观察?·防碰撞系统?·全逆运动学转换?·容易附加任何别的被仿真设备到该环境中?·在仿真中移动被仿真的各部分能力?·接收来自机器人的出错信息?·读出机器人的位置和状态?使用几何方法得到逆运动学解。?在系统开发时，主要目标之一是使PC机的控制能力达到最大，PC机能以快速而有效的途径，以尽可能少的数据转换与机器人控制器通信。?为了由PC机控制机器人的位置，研究了两种可能的方法。第一种方法涉及在PC机上生成完整的快速程序，然后这些程序下载到机器人控制器去执行。因此，为机器人每个动作所用的程序都会生成并下载去执行。这种方法已完成并被测试。对机器人在线位置控制，结果不是很有利的，因为在新的位置命令给出和机器人开始运动的时间之间，该方法产生1.5秒到2.5秒的延迟。因此，为了达到上述目标，必须发现更有效和更快速的方法。?第二种方法涉及由PC机修改在机器人控制器上运行的存在于RPL语言中的某些持续变量。在含有这些变量的程序于机器人控制器上运行时，RPLBAO保证能修改这些持续变量。?因此，对于其中仅含一条机器人位置指令的RPL，该位置变量被定义为是不变的并被反复执行，机器人可以由PC机改变这个持续变量来被定位。当执行这种控制方法时，所产生的机器人响应时间为0.3秒，这比之第一种方法是快得多了。?软件/硬件集成?第二阶段中，机器人工作站的组成部分——即生产设备、物料搬运和装配——被建立并实际构成。结合进这些设备的各种提供准确的信息以及工作站的状态。传感器输入到并进入PC机上的专家系统，以智能地确定为完成确定任务的工作站中机器人的动作。将用于该设备的实际零件和目标提供给专家系统以驱动机器人。在这个设备中，为了从中选择而将各种编制的机器人路径和动作提供给专家系统。对于专家系统，具体的设备目标是从四个给定的未加工零件中产生两个被正确加工和装配的零件。专家系统的原则基础构成有些涉及机器人工作站中诸传感器和条件的任何可能的组合。因此，该专家系统能在任何情况下被启动，并在任何配置下用机器人工作站朝着其目标开始工作。上述能力对工作站的智能作出极大贡献，尤其是在由Internet网控制时。专家