[发明专利]便携式机器人仿真开发器

说明书

本发明涉及一种低成本、高性能，能简便、快速地开发便携式机器人的“便携式机器人仿真开发器”。

由于现代工业生产的需要和工业机器人技术水平的提高，许多工业生产领域都应用了工业机器人。随着这种高科技产品进入工业生产现场，已从根本上改变了传统的生产模式。目前，工业机器人的开发方式直接制约着工业机器人的应用和推广，快速、灵活的开发方式不但直接促进工业机器人的应用和推广，而且直接决定工业机器人完成生产作业的柔性化。

开发工业机器人，包括工业机器人硬件和控制软件开发两部分。工业机器人硬件开发一般包括生产作业分析、方案确定、结构几何分析、运动分析、动特性分析、图纸绘制等步骤，这些分析工作，对工业机器人专业知识要求很高。工业机器人控制软件开发，即对工业机器人编程，都是在微型计算机系统软件的支持下进行。具体有几种方式：机器人语言编程，实现了计算机编程，是采用类似Basic语言编程方式开发机器人控制程序。由于目前开发的机器人语言绝大多数是根据专用机器人而单独开发的，国内外尚无通用的机器人语言；离线编程是在离线的情况下进行机器人轨迹规划的编程方法，其基本系统是基于CAD数据的图形系统。利用CAD数据生成机器人运动轨迹，目前国内外多数仍处于研究阶段。示教编程是目前使用最普遍的方法，这种方法编制程序是在工业机器人生产现场进行，操作人员可以手扶工业机器人按给定运动轨迹运动；或操作示教盒的按钮驱动工业机器人按给定运动轨迹运动，将给定运动轨迹转化为机器人各关节轴的角度信息，记录进主控微型计算机的内存储器；复现给定运动轨迹时，主控微型计算机从内存读出相应信息，采用插补算法和机器人逆向运动学算法，将运动轨迹中间点的位置和姿态，转变为对应关节轴应旋转的角度信息，并向从微型计算机或单片计算机发出控制命令，驱动各关节轴，在一定精度范围内复现示教的运动轨迹。由于要满足实时控制的需要，对微型计算机系统配置提出了很高的要求，在示教和复现运动轨迹时，都必须利用主控微型计算机。上述的工业机器人硬件开发和控制软件开发方式不仅要求高配置的微型计算机，导致开发系统价格高；而且对开发人员的工业机器人、微型计算机、机器人语言和CAD应用等专业知识，都提出了较高的要求。并且，在工业机器人生产作业方式改变或生产作业工艺改进后，再次开发控制软件的周期长，不适应生产作业柔性化的要求。事实上，在实际工业生产中，有很大一类生产作业任务，由于受生产作业现场和生产作业方式的限制，需要一种结构紧凑、体积小、重量轻、便于携带和灵活移动的便携式机器人来完成。一般地，便携式机器人完成生产作业任务是按顺序进行，完成生产作业的运动轨迹是给定的；或者运动轨迹可分解为多种单一运动轨迹的组合，可以对各单一运动轨迹进行控制而合成给定的运动轨迹。并且生产作业过程中末端操作器始终不与外界相接，仅需对便携式机器人进行位置控制。由于关节型机器人占用空间位置小，其关节型手臂型手臂由大臂、小臂、手腕构成，使关节型手臂可以折叠，结构紧凑；关节型手臂伸展后生产作业空间大，安装在关节型手臂上的末端执行器甚至可以越过障碍完成生产作业，是便携式机器人首选的机型。为降低便携式机器人生产成本和缩短控制软件开发周期，便携式机器人驱动一般采用步进电机，控制方式多为基于单片微型计算机的开环控制。如沿用上述现有技术开发便携式机器人和控制软件，是不必要的。现在，机器人正向着多领域、小型化、经济型方向发展，广大技术人员既熟悉本专业技术，又初步掌握微型计算机应用知识，是研制和推广机器人应用的主要技术力量，急需一种低成本、高性能，能简便、快速地开发机器人的开发工具。

本发明是针对采用现有技术开发便携式机器人和控制软件，存在机器人开发系统价格高，开发控制软件周期长，并且对开发人员工业机器人、微型计算机、机器人语言和CAD应用等专业知识要求高的不足。为满足广大技术人员结合本专业工作实际，开发便携式机器人和控制软件的需要，提供一种“便携式机器人仿真开发器”。其主要目的是：以低价格的便携式机器人开发系统，简便、快速地开发便携式机器人及控制软件。