機器人示教盒系統的設計

1 引言
機器人技術是綜合了計算機、控制論、機構學、信息和傳感技術、人工智能、仿生學等多學科而形成的高新技術，是當代研究十分活躍，應用日益廣泛的領域。機器人應用情況，是一個國家工業自動化水平的重要標志。美國機器人學會定義機器人為：一個可再編程，多功能的機械手，他通過各種可改變程序的運動來完成不同的工作任務。為推動我校機器人教學，特進行教學機器人的研制。大多數傳統機器人一般采用如下的三種方式編程：（1）示教盒直接示教編程。（2）間接示教編程（即牽引示教編程）。（3）離線編程。我們所研制的教學機器人采用示教盒編程，具有5自由度。為提高機器人的運動和定位精度，采用了小步距角的步進電機并輔以高精度的傳動機構。

2．機器人控制系統體系結構
控制系統是機器人的重要組成部分，它是一種典型的多軸實時運動控制系統，其作用是支配執行機構按所需的順序，沿規定的位置或軌跡運動。該控制系統的硬件包括主機，運動控制卡，驅動器，運動電機，示教盒等。其結構如圖1所示。

主機采用Pentinum III的PC機，運動控制卡采用北京東方嘉志6020系列的步進電機控制卡，一塊控制卡可控制3個步進電機，研制的機器人為5自由度，需5個步進電機，因此采用兩塊控制卡。控制卡向驅動器輸出電機驅動信號，報警等控制信號，驅動器的作用是將控制信號放大，以驅動步進電機運動。
所研制的示教盒是機器人和操作者人機交互的工具，類似于PC機的鍵盤并具有一定的顯示功能。由盒體、鍵盤、顯示屏、控制電路等組成。示教盒面板上有32個鍵：數字鍵和功能鍵。按鍵采用輕巧超薄的薄膜開關，操縱者通過鍵盤輸入任何信息。如：功能選取、坐標切換、各種運動指令等。顯示屏采用一個“米”字管和6 個數碼管，用以顯示各種提示信息，坐標位置信息，狀態信息。示教盒與主機間采用RS—232C標準串口進行通訊。