南京工程學(xué)院自動化學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：桌面型串聯(lián)關(guān)節(jié)式機(jī)器人示教仿真軟件開發(fā)GraduationDesign(Thesis)developmentSimulationsoftwareindesktopseriesrobotByQinJuanSupervisedbyFanHongmeiDepartmentofAutomationEngineeringNanjingInstituteofTechnologyJune,2007PAGEIV學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明學(xué)位論文作者（本人簽名）：年月日學(xué)位論文出版授權(quán)書論文密級：□公開 □保密（___年__月至__年__月）(作者簽名：_______導(dǎo)師簽名：______________年_____月_____日_______年_____月_____日

獨(dú)創(chuàng)聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。

作者簽名:二〇一〇年九月二十日

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)聲明本人完全了解濱州學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定。本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計(jì)（論文）；同意學(xué)校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部內(nèi)容，允許他人依法合理使用。（保密論文在解密后遵守此規(guī)定）

作者簽名:二〇一〇年九月二十日

致謝時間飛逝，大學(xué)的學(xué)習(xí)生活很快就要過去，在這四年的學(xué)習(xí)生活中，收獲了很多，而這些成績的取得是和一直關(guān)心幫助我的人分不開的。首先非常感謝學(xué)校開設(shè)這個課題，為本人日后從事計(jì)算機(jī)方面的工作提供了經(jīng)驗(yàn)，奠定了基礎(chǔ)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)大概持續(xù)了半年，現(xiàn)在終于到結(jié)尾了。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我大學(xué)四年學(xué)習(xí)下來最好的檢驗(yàn)。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的能力有了很大的提高，比如操作能力、分析問題的能力、合作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)等方方面面都有很大的進(jìn)步。這期間凝聚了很多人的心血，在此我表示由衷的感謝。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次設(shè)計(jì)。首先，我要特別感謝我的知道郭謙功老師對我的悉心指導(dǎo)，在我的論文書寫及設(shè)計(jì)過程中給了我大量的幫助和指導(dǎo)，為我理清了設(shè)計(jì)思路和操作方法，并對我所做的課題提出了有效的改進(jìn)方案。郭謙功老師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和誨人不倦的態(tài)度給我留下了深刻的印象。從他身上，我學(xué)到了許多能受益終生的東西。再次對周巍老師表示衷心的感謝。其次，我要感謝大學(xué)四年中所有的任課老師和輔導(dǎo)員在學(xué)習(xí)期間對我的嚴(yán)格要求，感謝他們對我學(xué)習(xí)上和生活上的幫助，使我了解了許多專業(yè)知識和為人的道理，能夠在今后的生活道路上有繼續(xù)奮斗的力量。另外，我還要感謝大學(xué)四年和我一起走過的同學(xué)朋友對我的關(guān)心與支持，與他們一起學(xué)習(xí)、生活，讓我在大學(xué)期間生活的很充實(shí)，給我留下了很多難忘的回憶。最后，我要感謝我的父母對我的關(guān)系和理解，如果沒有他們在我的學(xué)習(xí)生涯中的無私奉獻(xiàn)和默默支持，我將無法順利完成今天的學(xué)業(yè)。四年的大學(xué)生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要劃上句號，心中是無盡的難舍與眷戀。從這里走出，對我的人生來說，將是踏上一個新的征程，要把所學(xué)的知識應(yīng)用到實(shí)際工作中去?；厥姿哪?，取得了些許成績，生活中有快樂也有艱辛。感謝老師四年來對我孜孜不倦的教誨，對我成長的關(guān)心和愛護(hù)。學(xué)友情深，情同兄妹。四年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們一同走過，充滿著關(guān)愛，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。在我的十幾年求學(xué)歷程里，離不開父母的鼓勵和支持，是他們辛勤的勞作，無私的付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我才能順利完成完成學(xué)業(yè)，感激他們一直以來對我的撫養(yǎng)與培育。最后，我要特別感謝我的導(dǎo)師趙達(dá)睿老師、和研究生助教熊偉麗老師。是他們在我畢業(yè)的最后關(guān)頭給了我們巨大的幫助與鼓勵，給了我很多解決問題的思路，在此表示衷心的感激。老師們認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。他無論在理論上還是在實(shí)踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，感謝他耐心的輔導(dǎo)。在論文的撰寫過程中老師們給予我很大的幫助，幫助解決了不少的難點(diǎn)，使得論文能夠及時完成，這里一并表示真誠的感謝。

摘要本論文以現(xiàn)有的桌面型串聯(lián)關(guān)節(jié)式六自由度機(jī)器人為原型，討論研究機(jī)器人示教與再現(xiàn)的原理的基礎(chǔ)上，用軟件開發(fā)機(jī)器人示教仿真軟件，要求能夠把人把規(guī)定的動作(包括每個運(yùn)動部件，每個運(yùn)動軸的動作)教給機(jī)器人，然后將示教的各種信息存儲起來，然后根據(jù)需要，將存儲的信息讀出，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出具體指令。本論文著重討論在關(guān)節(jié)空間和齊次變換矩陣來對機(jī)器人進(jìn)行正運(yùn)動學(xué)的分析。本論文的主要成果包括：完成各界面的設(shè)計(jì)，得到正向運(yùn)動學(xué)分析的結(jié)果。關(guān)鍵詞：機(jī)器人；正向運(yùn)動學(xué)；演示ⅡABSTRACTInthispaper,weregardtheexistingdesktopseriesjointtypeof6-dofrobotastheprototype,discussingtheteachingreappearanceoftherobot.Itbasedontheprincipleofsoftwaredevelopment,therobotcanbringtherequirementsprescribedactions(includingeachmovingparts,eachmovingaxismovement)toteachrobot,teachinginformationwillbestoredup,thenaccordingtotheneeds,wewillbringthestoredinformationtotheactuator,readingaspecificinstructions.Thispaperemphaticallydiscussedthepositivekinematicsoftherobot.Thispapermainlyinclude:completethedesignofinterfaceandtheresultsofkinematicsanalysis.Keywords:robot,Positivekinematics;Demoш目錄第一章緒論……………………...1引言…………1選題的背景及意義…………2研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢………3本文的結(jié)構(gòu)…………………4第二章桌面串聯(lián)機(jī)器人………52.1桌面串聯(lián)機(jī)器人的認(rèn)識…………………...52.2桌面串聯(lián)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)………………62.3桌面串聯(lián)機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)………………72.4機(jī)器人示教簡介……………72.5本章小結(jié)……………………8第三章桌面串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)分析………83.1桌面串聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)分析……………83.1.1串聯(lián)機(jī)器人關(guān)節(jié)連桿參數(shù)定義及運(yùn)動矩陣描述…….93.1.2串聯(lián)機(jī)器人系統(tǒng)正向運(yùn)動學(xué)模型和系統(tǒng)……………113.2本章小結(jié)…………………...14第四章仿真系統(tǒng)軟件開發(fā)…………………..144.1組態(tài)王軟件簡介…………...144.1.1組態(tài)王中的變量…………………..154.1.2組態(tài)王變量屬性的定義………….164.2機(jī)器人界面設(shè)計(jì)…………164.2.1機(jī)器人主界面設(shè)計(jì)……………174.2.2機(jī)器人關(guān)節(jié)示教界面設(shè)計(jì)……………………184.2.3機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動界面設(shè)計(jì)……………………194.2.4正向運(yùn)動學(xué)分析界面…………….214.3正向運(yùn)動學(xué)分析的部分程序……224.4本章小結(jié)…………………25第五章結(jié)論和展望……………255.1設(shè)計(jì)總結(jié)……………………255.2展望………………………...25致謝………………26參考文獻(xiàn)………….26附錄A英文資料……………………27附錄B資料翻譯……………………35第一章緒論1.1引言機(jī)器人是一種自動化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機(jī)器?，F(xiàn)將機(jī)器人發(fā)展介紹如下：厄恩斯特1962年介紹了帶有傳感器的計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手的研究情況，麥卡錫于1968年和他在人工智能實(shí)驗(yàn)室的同事報(bào)告了有手、眼和耳（即機(jī)械手、電視攝象機(jī)和擬音器）的機(jī)器人開發(fā)情況。皮珀也在1968年研究了計(jì)算機(jī)控制的機(jī)械手運(yùn)動問題。這時，其它國家（特別是日本）也開始認(rèn)識到機(jī)器人的潛力。日本是機(jī)器人發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家，日本于1967年從美國引進(jìn)了第一臺機(jī)器人，并于1968年開始研制。據(jù)報(bào)道，到1984年底，日本已擁有機(jī)器人六萬七千臺，數(shù)量占世界首位。此外，英國、西德、瑞典、瑞士等國家都有活躍的研究機(jī)構(gòu)，進(jìn)行了大量的研究，并取得了很大的成果。目前，正式投于使用的機(jī)器人中，絕大部分是第一代機(jī)器人，即程序控制機(jī)器人。這一代機(jī)器人基本上是采用點(diǎn)位控制系統(tǒng)，且具有感受周圍環(huán)境信息的感覺器官，主要用途是焊接與噴漆。第二代機(jī)器人是具有感覺器官的機(jī)器人，仍然以程序控制為基礎(chǔ)，但可以用外界環(huán)境信息來校正控制程序。外界信息也可以用來完成某些按程序控制無法實(shí)現(xiàn)的操作，如抓起隨意放置的物體等。第二代機(jī)器人通常采用類似接觸傳感器之類的簡單感受裝置和相應(yīng)的適應(yīng)性算法。第三代機(jī)器人稱為智能機(jī)器人（IntelligentRobot），這代機(jī)器人具有高度發(fā)達(dá)的感覺裝置，如視覺系統(tǒng)、測距系統(tǒng)和聲音識別系統(tǒng)。有了這些感覺系統(tǒng)，機(jī)器人可以分析外界情況，具備了靈活多變的思維能力和強(qiáng)有力的自適應(yīng)能力。但第三代機(jī)器人還處在研究、探索階段。國內(nèi)外都在進(jìn)行下一代高級機(jī)器人的研究，主要有裝配機(jī)器人、外層空間機(jī)器人、資源開發(fā)機(jī)器人、行走機(jī)器人和軍事機(jī)器人。機(jī)器人應(yīng)用十分廣泛。主要應(yīng)用于自動化部門，特別是汽車制造業(yè)；少量的應(yīng)用于教學(xué)科研領(lǐng)域。特殊用途的機(jī)器人可以完成設(shè)計(jì)時所要求的特殊功能。機(jī)器人首先在高溫、有毒、高粉塵及存在放射性物資等惡劣的作業(yè)環(huán)境下或在一些人不能到達(dá)的范圍內(nèi)使用，同時也用于完成如裝卸、搬運(yùn)等重復(fù)的作業(yè)任務(wù)。1.2選題的背景與意義隨著工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)一步發(fā)展，自動化已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)中的重要支柱。無人車間、無人生產(chǎn)流水線等等，已經(jīng)到處可見。同時現(xiàn)代生產(chǎn)中,存在著各種各樣的生產(chǎn)環(huán)境，如高溫、放射性、有毒氣體、有害氣體場合,以及水下作業(yè)等。這些惡劣的生產(chǎn)環(huán)境不利于人工進(jìn)行操作。工業(yè)生產(chǎn)中的這些需求是工業(yè)生產(chǎn)自動化的一個源動力。自動控制理論的出現(xiàn)和發(fā)展，尤其是現(xiàn)代控制技術(shù)的應(yīng)用，為現(xiàn)代生產(chǎn)系統(tǒng)的自動化開辟了一條新的路徑，提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和保障，從而使自動化生產(chǎn)成為可能。工業(yè)機(jī)械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新的技術(shù)，是現(xiàn)代控制理論與工業(yè)生產(chǎn)自動化實(shí)踐相結(jié)合的產(chǎn)物，并已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分。這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸形成一門新興的學(xué)科—機(jī)器人工程。各種生產(chǎn)過程的機(jī)械化和自動化是現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的趨勢。工業(yè)機(jī)械手是提高生產(chǎn)過程自動化、改善勞動條件、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的有效手段之一。機(jī)械手的迅速發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識:其一、它能部分地代替人工操作:其二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時間和軌跡來完成工件的傳送和裝卸;其三、它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配，從而大大地改善工人的勞動條件，顯著地提高勞動生產(chǎn)率，加快實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。因而，受到各先進(jìn)工業(yè)國家的重視，投入了大量的人力與物力加以研究和應(yīng)用。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用得更為廣泛。在我國，近幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)和鐵路工業(yè)部的重視。目前，我國許多學(xué)者都在從事機(jī)械手的研究和研制工作。針對工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用，也業(yè)已成功地研制出了壓鑄機(jī)上下料機(jī)械手、表面清理機(jī)械手等。同時，各種控制機(jī)械手輸出運(yùn)動軌跡的控制方法也取得了一定的進(jìn)展和成效。1.3研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢目前工業(yè)機(jī)械手大部分還屬于第一代，主要依靠人工進(jìn)行控制;控制。方式則為開環(huán)式，沒有識別能力;改進(jìn)的方向主要是降低成本和提高精度。第二代機(jī)械手正在加緊研制。它設(shè)有微型電子計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息進(jìn)行反饋，使機(jī)械手具有感覺機(jī)能。第三代機(jī)械手(機(jī)器人)則能獨(dú)立地完成工作過程中的任務(wù)。它與電子計(jì)算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS西安交通大學(xué)碩士學(xué)位論文(FlexibleManufacturingSystem)和柔性制造單元FMC(FlexibleManufacturingCell)中的重要一環(huán)。隨著工業(yè)機(jī)械手研究制造和應(yīng)用的擴(kuò)大，國際性學(xué)術(shù)交流活動十分活躍，歐美各國和其他國家學(xué)術(shù)交流活動開展很多。國際工業(yè)機(jī)械手(機(jī)器人)會議ISIR決定每年召開一次會議，討論和研究機(jī)械手的發(fā)展和應(yīng)用的問題。目前，工業(yè)機(jī)械手主要用于裝卸、搬運(yùn)、焊接、鑄鍛和熱處理等方面，無論數(shù)量、品種和性能方面還不能滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。目前使用工業(yè)機(jī)械手代替人工操作的，主要是在危險(xiǎn)作業(yè)〔廣義的)、多粉塵、高溫、噪聲、工作空間狹小等不適于人工作業(yè)的環(huán)境。同時可以看到，高溫和搬運(yùn)重物這兩項(xiàng)所占比例也較高。在國內(nèi)主要是逐步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，重點(diǎn)發(fā)展鑄、鍛、熱處理、搬運(yùn)和裝卸方面的機(jī)械手，以減輕勞動強(qiáng)度，改善作業(yè)條件。在應(yīng)用專用機(jī)械手的同時，相應(yīng)地發(fā)展通用機(jī)械手，有條件的還要研制示教式機(jī)械手、計(jì)算機(jī)控制機(jī)械手和組合式機(jī)械手等。將機(jī)械手各運(yùn)動構(gòu)件，如伸縮、擺動、升降、橫移、俯仰等機(jī)構(gòu)，以及適于不同類型的夾緊機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)成典型的通用機(jī)構(gòu)，以便根據(jù)不同的作業(yè)要求，選用不同的典型部件，即可組成各種不同用途的機(jī)械手。既便于設(shè)計(jì)制造，又便于改換工作，擴(kuò)大了應(yīng)用的范圍。同時要提高速度，減少沖擊，正確定位，以更好地發(fā)揮機(jī)械手的作用。在國外機(jī)械制造業(yè)中，工業(yè)機(jī)械手應(yīng)用較多，發(fā)展較快。目前主要應(yīng)用于機(jī)床、模鍛壓力機(jī)的上下料，以及點(diǎn)焊、噴漆等作業(yè)，它可按照事先制訂的作業(yè)程序完成規(guī)定的操作，但還不具備有任何傳感反饋能力，不能應(yīng)付外界的變化。如發(fā)生某些偏離時，就將引起零部件甚至機(jī)械手本身的損壞。隨著傳感技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械手的裝配作業(yè)的能力將進(jìn)一步提高。更主要的是將機(jī)械手和柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元相結(jié)合，從而根本改變目前機(jī)械制造系統(tǒng)的人工操作狀態(tài)?？偟膩碚f，工業(yè)機(jī)械手的發(fā)展趨勢是:1.提高運(yùn)動速度和動作精度，減少重量和占用空間，加速機(jī)器人功能部件的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊組合化:將機(jī)器人的回轉(zhuǎn)、伸縮、俯仰和擺動等各種功能的機(jī)械模塊和控制模塊、檢測模塊組合成結(jié)構(gòu)和用途不同的機(jī)器熱人。2.開發(fā)新型結(jié)構(gòu)，如開發(fā)微動機(jī)構(gòu)保證動作精度:開發(fā)多關(guān)節(jié)、多自由度的手臂和手指;研制新型的行走機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)各種作業(yè)需要。3.研制各種傳感檢測裝置，如視覺、觸覺、聽覺和測距傳感器等，用傳感器獲取有關(guān)工作對象和外部環(huán)境信息，來完成模式識別，并采用專家系統(tǒng)進(jìn)行問題求解,動作規(guī)劃,采用微機(jī)控制。1.4本文的結(jié)構(gòu)本文以六自由度串聯(lián)機(jī)器人作為應(yīng)用背景，對機(jī)器人運(yùn)動的控制技術(shù)進(jìn)行了研究。全文共分為五章，各章的主要內(nèi)容如下：第一章扼要地介紹了機(jī)器人及其發(fā)展的概念、特點(diǎn)與相關(guān)研究背景；第二章研究了串聯(lián)機(jī)器人控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)；第三章對串聯(lián)機(jī)器人正向運(yùn)動學(xué)分析，坐標(biāo)系的建立，運(yùn)動學(xué)方程的推導(dǎo)；第四章主要針對串聯(lián)的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，本文主要是針對控制各界面的軟件設(shè)計(jì)；第五章對畢業(yè)設(shè)計(jì)的總結(jié)以及對以后的展望。第二章桌面串聯(lián)機(jī)器人2.1桌面串聯(lián)機(jī)器人的認(rèn)識機(jī)器人是一種具有高度靈活性的自動化機(jī)器，是一種復(fù)雜的機(jī)電一體化設(shè)備。本畢設(shè)所使用的機(jī)器人為6自由度串聯(lián)機(jī)器人，其軸線相互平行或垂直，能夠在空間內(nèi)進(jìn)行定位，采用伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)混合驅(qū)動，主要傳動部件采用可視化設(shè)計(jì)，控制簡單，編程方便，它是一個多輸入多輸出的動力學(xué)復(fù)雜系統(tǒng)，是進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理想平臺。它具有高度的能動性和靈活性，具有廣闊的開闊空間，是進(jìn)行運(yùn)動規(guī)劃和編程系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理想對象。機(jī)器人采用串聯(lián)式開鏈結(jié)構(gòu)，即機(jī)器人各連桿由旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)或移動關(guān)節(jié)串聯(lián)連接，如圖2-1所示。各關(guān)節(jié)軸線相互平行或垂直。連桿的一端裝在固定的支座上（底座），另一端處于自由狀態(tài)，可安裝各種工具以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人作業(yè)。關(guān)節(jié)的作用是使相互聯(lián)接的兩個連桿產(chǎn)生相對運(yùn)動。關(guān)節(jié)的傳動采用模塊化結(jié)構(gòu)，由錐齒輪、同步齒型帶和諧波減速等結(jié)構(gòu)配合實(shí)現(xiàn)。圖2-1機(jī)器人結(jié)構(gòu)2.2桌面串聯(lián)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)主要由以下幾大部分組成：原動部件、傳動部件、執(zhí)行部件?；緳C(jī)械結(jié)構(gòu)連接方式為原動部件→傳動部件→執(zhí)行部件。機(jī)器人的傳動簡圖如圖2-2所示。Ⅰ關(guān)節(jié)傳動鏈主要由伺服（或步進(jìn)）電機(jī)、減速器構(gòu)成。Ⅱ關(guān)節(jié)傳動鏈主要由伺服電機(jī)、減速器構(gòu)成。Ⅲ關(guān)節(jié)傳動鏈主要由步進(jìn)電機(jī)、同步帶、減速器構(gòu)成。Ⅳ關(guān)節(jié)傳動鏈主要由步進(jìn)電機(jī)、減速器構(gòu)成。Ⅴ關(guān)節(jié)傳動鏈主要由步進(jìn)電機(jī)、同步帶、減速器構(gòu)成。Ⅵ關(guān)節(jié)傳動鏈主要由步進(jìn)電機(jī)、減速器構(gòu)成。在機(jī)器人末端還有一個氣動夾持器。圖2-2機(jī)器人傳動簡圖2.3桌面串聯(lián)機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)機(jī)器人技術(shù)參數(shù)如下表2-3：結(jié)構(gòu)形式串聯(lián)關(guān)節(jié)式驅(qū)動方式步進(jìn)伺服混合驅(qū)動負(fù)載能力3Kg重復(fù)定位精度±0.08mm動作范圍關(guān)節(jié)Ⅰ-150°～150°關(guān)節(jié)Ⅱ-135°～-45°關(guān)節(jié)Ⅲ-70°～50°關(guān)節(jié)Ⅳ-90°～90°關(guān)節(jié)Ⅴ-90°～90°關(guān)節(jié)Ⅵ-180°～180°最大速度關(guān)節(jié)Ⅰ60o/S關(guān)節(jié)Ⅱ60o/S關(guān)節(jié)Ⅲ60o/S關(guān)節(jié)Ⅳ60o/S關(guān)節(jié)Ⅴ60o/S關(guān)節(jié)Ⅵ120o/S最大展開半徑610mm高度850mm本體重≤40Kg操作方式示教再現(xiàn)/編程電源容量單相220V50Hz4A2.4機(jī)器人示教簡介機(jī)器人示教(teachprogramming)，就是操作者把規(guī)定的目標(biāo)動作(包括每個運(yùn)動部件，每個運(yùn)動軸的動作)一步一步的教給機(jī)器人。示教的簡繁，標(biāo)志著機(jī)器人自動化水平的高低。記憶，即是機(jī)器人將操作者所示教的各個點(diǎn)的動作順序信息、動作速度信息、位姿信息等記錄在存儲器中。存儲信息的形式、存儲存量的大小決定機(jī)器人能夠進(jìn)行的操作的復(fù)雜程度。再現(xiàn)，便是將示教信息再次浮現(xiàn)，即根據(jù)需要，將存儲器所存儲的信息讀出，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出具體的指令。至于是根據(jù)給定順序再現(xiàn)，還是根據(jù)工作情況，由機(jī)器人自動選擇相應(yīng)的程序再現(xiàn)這一功能的不同，標(biāo)志著機(jī)器人對工作環(huán)境的適應(yīng)性。操作，指機(jī)器人以再現(xiàn)信號作為輸入指令，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)重復(fù)示教過程規(guī)定的各種動作。在示教-再現(xiàn)這一動作循環(huán)中，示教和記憶是同時進(jìn)行的；再現(xiàn)和操作也是同時進(jìn)行的。這種方式是的機(jī)器人控制中比較方便和常用的方法之一。示教的方法有很多種，有主從式，編程式，示教盒式等多種。主從式既是由結(jié)構(gòu)相同的大、小兩個機(jī)器人組成，當(dāng)操作者對主動小機(jī)器人手把手進(jìn)行操作控制的時候，由于兩機(jī)器人所對應(yīng)關(guān)節(jié)之間裝有傳感器，所以從動大機(jī)器人可以以相同的運(yùn)動姿態(tài)完成所示教操作。編程式既是運(yùn)用上位機(jī)進(jìn)行控制，將示教點(diǎn)以程序的格式輸入到計(jì)算機(jī)中，當(dāng)再現(xiàn)時，按照程序語句一條一條的執(zhí)行。這種方法除了計(jì)算機(jī)外，不需要任何其他設(shè)備，簡單可靠，適用小批量、單件機(jī)器人的控制。示教盒和上位機(jī)控制的方法大體一致，只是由示教盒中的單片機(jī)代替了電腦，從而使示教過程簡單化。這種方法由于成本較高，所以適用在較大批量的成型的產(chǎn)品中。 2.5本章小結(jié)本章先對六自由桌面機(jī)器人總體介紹，它是一個多輸入多輸出的動力學(xué)復(fù)雜系統(tǒng)。主要介紹了機(jī)器人的機(jī)器結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)，其連接方式為原動部件→傳動部件→執(zhí)行部件。最后介紹了機(jī)器人示教的概念，具體介紹在第四章。第三章桌面串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)分析3.1桌面串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)分析機(jī)器人正向運(yùn)動學(xué)是已知桿件幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)和關(guān)節(jié)角度的條件下，求解末端執(zhí)行器相對參考坐標(biāo)系的位置和狀態(tài)，從而分析研究機(jī)器人軌跡變化。機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)反解存在的區(qū)域稱為機(jī)器人的工作空間，求解機(jī)器人逆解的目的也在于要求出機(jī)器人的工作空間。3.1.1串聯(lián)機(jī)器人關(guān)節(jié)連桿參數(shù)定義及運(yùn)動矩陣描述機(jī)器人通常是由一系列連桿和相應(yīng)的運(yùn)動副組合而成的空間開式鏈，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動，完成規(guī)定的操作。因此，機(jī)器人運(yùn)動學(xué)描述的第一步，自然是描述這些連桿之間以及它們和操作對象(工件或工具)之間的相對運(yùn)動關(guān)系。假定這些連桿和運(yùn)動副都是剛性的，描述剛體的位置和姿態(tài)(簡稱位姿)的方法是這樣的：首先規(guī)定一個直角坐標(biāo)系，相對于該坐標(biāo)系，點(diǎn)的位置可以用3維列向量表示；剛體的方位可用3×3的旋轉(zhuǎn)矩陣來表示，而4×4的齊次變換矩陣則可將剛體位置和姿態(tài)(位姿)的描述統(tǒng)一起來。機(jī)器人的每個關(guān)節(jié)坐標(biāo)系的建立可參照以下的三原則：軸沿著第n個關(guān)節(jié)的運(yùn)動軸；軸垂直于軸并指向離開軸的方向；軸的方向按右手定則確定。機(jī)器人坐標(biāo)系建立的方法常用的是D-H方法，這種方法嚴(yán)格定義了每個關(guān)節(jié)的坐標(biāo)系，并對連桿和關(guān)節(jié)定義了4個參數(shù)，如下圖3-1。圖3-1機(jī)器人機(jī)械手是由一系列連接在一起的連桿（桿件）構(gòu)成的。需要用兩個參數(shù)來描述一個連桿，即公共法線距離和垂直于所在平面內(nèi)兩軸的夾角；需要另外兩個參數(shù)來表示相鄰兩桿的關(guān)系，即兩連桿的相對位置和兩連桿法線的夾角。除第一個和最后一個連桿外，每個連桿兩端的軸線各有一條法線，分別為前、后相鄰連桿的公共法線。這兩法線間的距離即為。我們稱為連桿長度，為連桿扭角，為兩連桿距離，為兩連桿夾角。機(jī)器人機(jī)械手上坐標(biāo)系的配置取決于機(jī)械手連桿連接的類型。有兩種連接——轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)和棱柱聯(lián)軸節(jié)。對于轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，為關(guān)節(jié)變量。連桿i的坐標(biāo)系原點(diǎn)位于關(guān)節(jié)i和i+1的公共法線與關(guān)節(jié)i+1軸線的交點(diǎn)上。如果兩相鄰連桿的軸線相交于一點(diǎn)，那么原點(diǎn)就在這一交點(diǎn)上。如果兩軸線互相平行，那么就選擇原點(diǎn)使對下一連桿（其坐標(biāo)原點(diǎn)已確定）的距離為零。連桿i的z軸與關(guān)節(jié)i+1的軸線在一直線上，而x軸則在關(guān)節(jié)i和i+1的公共法線上，其方向從i指向i+1，當(dāng)兩關(guān)節(jié)軸線相交時，x軸的方向與兩矢量的交積平行或反向平行，x軸的方向總是沿著公共法線從轉(zhuǎn)軸n指向i+1。當(dāng)兩軸和平行且同向時，第i個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的為零。一旦對全部連桿規(guī)定坐標(biāo)系之后，我們就能夠按照下列順序由兩個旋轉(zhuǎn)和兩個平移來建立相鄰兩連桿i-1與i之間的相對關(guān)系。繞軸旋轉(zhuǎn)角，使軸轉(zhuǎn)到與同一平面內(nèi)。沿軸平移一距離，把移到與同一直線上。沿i軸平移距離，把連桿i-l的坐標(biāo)系移到使其原點(diǎn)與連桿n的坐標(biāo)系原點(diǎn)重合的地方。繞軸旋轉(zhuǎn)角，使轉(zhuǎn)到與同一直線上。這種關(guān)系可由表示連桿i對連桿i-1相對位置的四個齊次變換來描述，并叫做矩陣。此關(guān)系式為（式3-1）展開上式可得（式3-2）當(dāng)機(jī)械手各連桿的坐標(biāo)系被規(guī)定之后，就能夠列出各連桿的常量參數(shù)。對于跟在旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)i后的連桿，這些參數(shù)為，和。對于跟在棱柱聯(lián)軸節(jié)i后的連桿來說，這些參數(shù)為和。然后，角的正弦值和余弦值也可計(jì)算出來。這樣，A矩陣就成為關(guān)節(jié)變量的函數(shù)（對于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)）或變量d的函數(shù)（對于棱柱聯(lián)軸節(jié)）。一旦求得這些數(shù)據(jù)之后，就能夠確定六個變換矩陣的值。3.1.2串聯(lián)機(jī)器人系統(tǒng)正向運(yùn)動學(xué)模型和系統(tǒng) 參照機(jī)器人的運(yùn)動機(jī)構(gòu)簡圖3-2，根據(jù)D-H方法建立機(jī)器人的笛卡爾坐標(biāo)系，并且標(biāo)出每個關(guān)節(jié)坐標(biāo)系的原點(diǎn)；機(jī)器人的參數(shù)表3-1桿件變量為轉(zhuǎn)角θn偏距dn(mm)扭角αn桿長an(mm)1θ1(0)200-90°02θ2(-90°)001973θ3(0)0-90°904θ4(0)8390°05θ5(0)0-90°06θ6(0)8200規(guī)定逆時針為正，順時針為負(fù)。C=cosS=sin0A1=A=A=3A4=A=5A6=T1=0A11A22A3==T2=3A44A55A=T=T1*T2=*=3.2本章小結(jié)本章按照桿件坐標(biāo)系規(guī)則通過對幾何桿件結(jié)構(gòu)的分析，利用齊次變換矩陣法建立了六自由度關(guān)節(jié)機(jī)器人的正運(yùn)動學(xué)模型，求出了機(jī)器人末端相對于各自參考坐標(biāo)系的齊次坐標(biāo)值，建立了在直角坐標(biāo)空間內(nèi)機(jī)器人系統(tǒng)末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)與關(guān)節(jié)變量值的對應(yīng)關(guān)系。該算法是機(jī)器人運(yùn)動控制的基礎(chǔ)，為控制器軟件系統(tǒng)的算法程序模塊提供了算法基礎(chǔ)。第四章仿真系統(tǒng)軟件開發(fā)本系統(tǒng)的開發(fā)軟件：組態(tài)王組態(tài)王軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，他們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。4.1組態(tài)王軟件簡介組態(tài)王軟件應(yīng)該能支持各種工控設(shè)備和常見的通訊協(xié)議，并且通常應(yīng)提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。組態(tài)王軟件應(yīng)該是一個使用戶能快速建立起自己的HIM軟件工具，或開發(fā)環(huán)境?？梢岳媒M態(tài)王軟件的功能，構(gòu)建一套最適合自己的應(yīng)用系統(tǒng)。隨著它的快速發(fā)展，實(shí)時數(shù)據(jù)庫、阿實(shí)時控制、SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放式數(shù)據(jù)接口、對I/O設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)它主要內(nèi)容，隨著技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)王軟件將不斷的被賦予新的內(nèi)容，如圖4-1。圖4-14.1.1組態(tài)王中的變量變量的基本類型共有兩類：內(nèi)存變量、I/O變量。I/O變量是指可與外部數(shù)據(jù)采集程序直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的變量，如下位機(jī)數(shù)據(jù)采集設(shè)備（如PLC、儀表等）或其它應(yīng)用程序（如DDE、OPC服務(wù)器等）。這種數(shù)據(jù)交換是雙向的、動態(tài)的，就是說：在“組態(tài)王”系統(tǒng)運(yùn)行過程中，每當(dāng)I/O變量的值改變時，該值就會自動寫入下位機(jī)或其它應(yīng)用程序；每當(dāng)下位機(jī)或應(yīng)用程序中的值改變時，“組態(tài)王”系統(tǒng)中的變量值也會自動更新。所以，那些從下位機(jī)采集來的數(shù)據(jù)、發(fā)送給下位機(jī)的指令，比如“反應(yīng)罐液位”、“電源開關(guān)”等變量，都需要設(shè)置成“I/O變量”。內(nèi)存變量是指那些不需要和其它應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)、也不需要從下位機(jī)得到數(shù)據(jù)、只在“組態(tài)王”內(nèi)需要的變量，比如計(jì)算過程的中間變量，就可以設(shè)置成“內(nèi)存變量”。4.1.2組態(tài)王中變量屬性的定義在工程瀏覽器中左邊的目錄樹中選擇“數(shù)據(jù)詞典”項(xiàng)，右側(cè)的內(nèi)容顯示區(qū)會顯示當(dāng)前工程中所定義的變量。雙擊“新建”圖標(biāo)，彈出“定義變量”屬性對話框。組態(tài)王的變量屬性由基本屬性、報(bào)警配置、記錄配置三個屬性頁組成。采用這種卡片式管理方式，用戶只要用鼠標(biāo)單擊卡片頂部的屬性標(biāo)簽，則該屬性卡片有效，用戶可以定義相應(yīng)的屬性?！白兞繉傩浴睂υ捒蛉缦聢D所示4-2。

圖4-2單擊“確定”按鈕，則工程人員定義的變量有效時保存新建的變量名到數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)詞典中。若變量名不合法，會彈出提示對話框提醒工程人員修改變量名。單擊“取消”按鈕，則工程人員定義的變量無效，并返回“數(shù)據(jù)詞典”界面。4.2機(jī)器人界面設(shè)計(jì) 機(jī)器人演示界面,利用組態(tài)軟件中的畫圖制作出如下4-3:圖4-34.2.1機(jī)器人主界面設(shè)計(jì)機(jī)器人主界面如圖4-4所示，其主要功能是：1、利用組態(tài)軟件中的控件完成各按鈕的制作，并插入點(diǎn)位圖。2、點(diǎn)擊主界面“機(jī)器人復(fù)位”按鈕，機(jī)器人進(jìn)行回零運(yùn)動。觀察機(jī)器人的運(yùn)動，六個關(guān)節(jié)全部運(yùn)動完成后，機(jī)器人處于零點(diǎn)位置；點(diǎn)擊“關(guān)節(jié)示教”按鈕，跳到關(guān)節(jié)示教界面；4、點(diǎn)擊“關(guān)節(jié)運(yùn)動”按鈕，跳到關(guān)節(jié)運(yùn)動界面；5、點(diǎn)擊“退出”，則退出整個系統(tǒng)。圖4-44.2.2機(jī)器人關(guān)節(jié)示教界面設(shè)計(jì)機(jī)器人關(guān)節(jié)示教界面如圖4-5所示，各控件功能為：1、打開組態(tài)軟件的畫面添加指示燈，采用控件MicrosoftSliderControlVersion6.0來表示運(yùn)行速度的大??；啟動計(jì)算機(jī)，運(yùn)行機(jī)器人軟件；3、點(diǎn)擊主界面“機(jī)器人復(fù)位”按鈕，機(jī)器人進(jìn)行回零運(yùn)動。觀察機(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動，六個關(guān)節(jié)全部運(yùn)動完成后，機(jī)器人處于零點(diǎn)位置；在“速度”中選擇示教速度(由左到右從低速到高速1.5度/秒、6度/秒、12度/秒、24度/秒共四個擋，默認(rèn)是6度/秒，一般情況下建議選擇12度/秒)；在“關(guān)節(jié)運(yùn)動”中有每個關(guān)節(jié)的正反向運(yùn)動，持續(xù)按下相應(yīng)關(guān)節(jié)的按鈕，機(jī)器人的關(guān)節(jié)會按照指令運(yùn)動，松開相應(yīng)的按鈕，機(jī)器人的關(guān)節(jié)會停止運(yùn)動；4、在機(jī)器人“各關(guān)節(jié)狀態(tài)”和“當(dāng)前坐標(biāo)”中，可以實(shí)時顯示機(jī)器人的運(yùn)動狀態(tài)，當(dāng)每運(yùn)動到一個點(diǎn)，必須按下“記錄”按鈕，在再現(xiàn)時機(jī)器人將忽略中間過程而只再現(xiàn)各個點(diǎn)，在“示教列表”中會記錄并顯示機(jī)器人相應(yīng)關(guān)節(jié)運(yùn)動的信息，繼續(xù)運(yùn)動其他關(guān)節(jié)，直到整個示教程序完成；5、點(diǎn)擊“保存”按鈕，示教完的信息以(*.RBT)格式保存在示教文件中；6、點(diǎn)擊“再現(xiàn)”按鈕，機(jī)器人按照記錄的機(jī)器人關(guān)節(jié)信息再現(xiàn)一遍運(yùn)動軌跡；7、點(diǎn)擊“清空”按鈕會把示教列表全部清除。8、點(diǎn)擊“退出”按鈕，退出當(dāng)前界面；9、點(diǎn)擊“機(jī)器人復(fù)位”按鈕，使機(jī)器人回到零點(diǎn)位置；10、退出機(jī)器人軟件，關(guān)閉計(jì)算機(jī)。圖4-54.2.3機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動的界面設(shè)計(jì)機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動界面如圖4-6所示，各控件功能為點(diǎn)擊主界面“機(jī)器人復(fù)位”按鈕，機(jī)器人進(jìn)行回零運(yùn)動。觀察機(jī)器人的運(yùn)動，六個關(guān)節(jié)全部運(yùn)動完成后，機(jī)器人處于零點(diǎn)位置；點(diǎn)擊主界面“關(guān)節(jié)運(yùn)動”按鈕,出現(xiàn)關(guān)節(jié)運(yùn)動界面；選擇“關(guān)節(jié)Ⅰ”，關(guān)節(jié)方向選擇“正向”，啟動方式選擇“加速”，運(yùn)動方式選擇“位置模式”，運(yùn)行速度取默認(rèn)值，目標(biāo)位置取-120度，點(diǎn)擊“啟動”按鈕，觀察機(jī)器人第Ⅰ關(guān)節(jié)運(yùn)動情況；選擇“關(guān)節(jié)Ⅰ”，關(guān)節(jié)方向選擇“反向”，啟動方式選擇“加速”，運(yùn)動方式選擇“速度模式”，運(yùn)行速度取默認(rèn)值，點(diǎn)擊“啟動”按鈕，觀察機(jī)器人第Ⅰ關(guān)節(jié)運(yùn)動情況，然后點(diǎn)擊“立即停止”按鈕；選擇“關(guān)節(jié)Ⅱ”，關(guān)節(jié)方向選擇“正向”，啟動方式選擇“勻速”，運(yùn)動方式選擇“位置模式”，運(yùn)行速度取默認(rèn)值，目標(biāo)位置取-120度，點(diǎn)擊“啟動”按鈕，觀察機(jī)器人第Ⅱ關(guān)節(jié)運(yùn)動情況；選擇“關(guān)節(jié)Ⅱ”，關(guān)節(jié)方向選擇“反向”，啟動方式選擇“勻速”，運(yùn)動方式選擇“速度模式”，運(yùn)行速度取默認(rèn)值，點(diǎn)擊“啟動”按鈕,觀察機(jī)器人第Ⅱ關(guān)節(jié)運(yùn)動情況，然后點(diǎn)擊“立即停止”按鈕；選擇“關(guān)節(jié)Ⅲ”，關(guān)節(jié)方向選擇“正向”，啟動方式選擇“加速”,運(yùn)動方式選擇“位置模式”，運(yùn)行速度取默認(rèn)值，目標(biāo)位置取30度，點(diǎn)擊“啟動”按鈕,觀察機(jī)器人第Ⅲ關(guān)節(jié)運(yùn)動情況；選擇“關(guān)節(jié)Ⅲ”，關(guān)節(jié)方向選擇“反向”，啟動方式選擇“加速”,運(yùn)動方式選擇“速度模式”，運(yùn)行速度取默認(rèn)值，點(diǎn)擊“啟動”按鈕觀察機(jī)器人第Ⅲ關(guān)節(jié)運(yùn)動情況，然后點(diǎn)擊“立即停止”按鈕；選擇“關(guān)節(jié)Ⅳ”，關(guān)節(jié)方向選擇“正向”，啟動方式選擇“勻速”,運(yùn)動方式選擇“位置模式”，運(yùn)行速度取默認(rèn)值，目標(biāo)位置取60度，點(diǎn)擊“啟動”按鈕,觀察機(jī)器人第Ⅳ關(guān)節(jié)運(yùn)動情況；選擇“關(guān)節(jié)Ⅳ”，關(guān)節(jié)方向選擇“反向”，啟動方式選擇“勻速”，運(yùn)動方式選擇“速度模式”，運(yùn)行速度取默認(rèn)值，點(diǎn)擊“啟動”按鈕觀察機(jī)器人第Ⅳ關(guān)節(jié)運(yùn)動情況，然后點(diǎn)擊“立即停止”按鈕；選擇“關(guān)節(jié)Ⅴ”，關(guān)節(jié)方向選擇“正向”，啟動方式選擇“加速”，運(yùn)動方式選擇“位置模式”，運(yùn)行速度取默認(rèn)值，目標(biāo)位置取60度，點(diǎn)擊“啟動”按鈕,觀察機(jī)器人第Ⅴ關(guān)節(jié)運(yùn)動情況；選擇“關(guān)節(jié)Ⅴ”，關(guān)節(jié)方向選擇“反向”，啟動方式選擇“加速”，運(yùn)動方式選擇“速度模式”，運(yùn)行速度取默認(rèn)值，點(diǎn)擊“啟動”按鈕觀察機(jī)器人第Ⅴ關(guān)節(jié)運(yùn)動情況，然后點(diǎn)擊“減速停止”按鈕；選擇“關(guān)節(jié)Ⅵ”，關(guān)節(jié)方向選擇“正向”，啟動方式選擇“加速”，運(yùn)動方式選擇“位置模式”，運(yùn)行速度取默認(rèn)值，目標(biāo)位置取60度，點(diǎn)擊“啟動”按鈕,觀察機(jī)器人第Ⅵ關(guān)節(jié)運(yùn)動情況；選擇“關(guān)節(jié)Ⅵ”，關(guān)節(jié)方向選擇“反向”，啟動方式選擇“加速”，運(yùn)動方式選擇“速度模式”，運(yùn)行速度取默認(rèn)值，點(diǎn)擊“啟動”按鈕觀察機(jī)器人第Ⅵ關(guān)節(jié)運(yùn)動情況，然后點(diǎn)擊“減速停止”按鈕；點(diǎn)擊“退出”按鈕，退出關(guān)節(jié)運(yùn)動界面；點(diǎn)擊“機(jī)器人復(fù)位”按鈕，使機(jī)器人回到零點(diǎn)位置；退出機(jī)器人軟件，關(guān)閉計(jì)算機(jī)。圖4-64.2.4正運(yùn)動學(xué)分析界面機(jī)器人正運(yùn)動學(xué)分析界面如圖4-7所示，各控件功能為1、根據(jù)機(jī)器人坐標(biāo)系的建立中得出的A矩陣，相乘后得到T矩陣，根據(jù)一一對應(yīng)的關(guān)系，寫出機(jī)器人正解的運(yùn)算公式；2、運(yùn)行機(jī)器人控制系統(tǒng)軟件，點(diǎn)擊“空間學(xué)計(jì)算”按鈕，出現(xiàn)上圖所示界面，在“關(guān)節(jié)角度”中相應(yīng)的位置輸入各個關(guān)節(jié)的變量值，點(diǎn)擊“正解計(jì)算”按鈕，各個參數(shù)的值顯示在“末端位姿”相應(yīng)的框內(nèi)；圖4-74.3正運(yùn)動學(xué)分析的部分程序在開始編碼之前，除了靜態(tài)文本和命令按鈕之外，必須給每個控件指定變量。這些變量與應(yīng)用程序互交，在編寫代碼時可將某些定值賦予給變量，從而使相應(yīng)的控件得到更新。由于采用VC編程，在界面設(shè)置過程中，其主要程序如下，主要是針對控件“正向運(yùn)動”來進(jìn)行編程。部分程序如下：\\本站點(diǎn)\C1=Cos(\\本站點(diǎn)\θ1);\\本站點(diǎn)\C2=Cos(\\本站點(diǎn)\θ2);\\本站點(diǎn)\C3=Cos(\\本站點(diǎn)\θ3);\\本站點(diǎn)\C4=Cos(\\本站點(diǎn)\θ4);\\本站點(diǎn)\C5=Cos(\\本站點(diǎn)\θ5);\\本站點(diǎn)\C6=Cos(\\本站點(diǎn)\θ6);\\本站點(diǎn)\s1=Sin(\\本站點(diǎn)\θ1);\\本站點(diǎn)\s2=Sin(\\本站點(diǎn)\θ2);\\本站點(diǎn)\s3=Sin(\\本站點(diǎn)\θ3);\\本站點(diǎn)\s4=Sin(\\本站點(diǎn)\θ4);\\本站點(diǎn)\s5=Sin(\\本站點(diǎn)\θ5);\\本站點(diǎn)\s6=Sin(\\本站點(diǎn)\θ6);\\本站點(diǎn)\NX=(\\本站點(diǎn)\C1*\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\C3-\\本站點(diǎn)\C1*\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\s3)*(\\本站點(diǎn)\C4*\\本站點(diǎn)\C5*\\本站點(diǎn)\C6-\\本站點(diǎn)\s4*\\本站點(diǎn)\s6)+\\本站點(diǎn)\s1*(\\本站點(diǎn)\s4*\\本站點(diǎn)\C5*\\本站點(diǎn)\C6+\\本站點(diǎn)\C4*\\本站點(diǎn)\s6)+(-\\本站點(diǎn)\C1*\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\s3-\\本站點(diǎn)\C1*\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\C3)*\\本站點(diǎn)\s5*\\本站點(diǎn)\C6;\\本站點(diǎn)\NY=(\\本站點(diǎn)\s1*\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\s3-\\本站點(diǎn)\s1*\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\s3)*(\\本站點(diǎn)\C4*\\本站點(diǎn)\C5*\\本站點(diǎn)\C6-\\本站點(diǎn)\s4*\\本站點(diǎn)\s6)-\\本站點(diǎn)\C1*(\\本站點(diǎn)\s4*\\本站點(diǎn)\C5*\\本站點(diǎn)\C6+\\本站點(diǎn)\C4*\\本站點(diǎn)\s6)+(-\\本站點(diǎn)\s1*\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\s3-\\本站點(diǎn)\s1*\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\C3)*\\本站點(diǎn)\s5*\\本站點(diǎn)\C6;\\本站點(diǎn)\NZ=(-\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\C3-\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\s3)*(\\本站點(diǎn)\C4*\\本站點(diǎn)\C5*\\本站點(diǎn)\C6-\\本站點(diǎn)\s4*\\本站點(diǎn)\s6)+(\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\s3-\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\C3)*\\本站點(diǎn)\s5*\\本站點(diǎn)\C6;\\本站點(diǎn)\OX=(\\本站點(diǎn)\C1*\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\C3-\\本站點(diǎn)\C1*\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\s3)*(-\\本站點(diǎn)\C4*\\本站點(diǎn)\C5*\\本站點(diǎn)\s6-\\本站點(diǎn)\s4*\\本站點(diǎn)\C6)+\\本站點(diǎn)\s1*(-\\本站點(diǎn)\s4*\\本站點(diǎn)\C5*\\本站點(diǎn)\s6+\\本站點(diǎn)\C4*\\本站點(diǎn)\C6)-(-\\本站點(diǎn)\C1*\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\s3-\\本站點(diǎn)\C1*\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\s3)*\\本站點(diǎn)\s5*\\本站點(diǎn)\s6;\\本站點(diǎn)\OY=(\\本站點(diǎn)\s1*\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\C3-\\本站點(diǎn)\s1*\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\s3)*(-\\本站點(diǎn)\C4*\\本站點(diǎn)\C5*\\本站點(diǎn)\C6-\\本站點(diǎn)\s4*\\本站點(diǎn)\C6)-\\本站點(diǎn)\C1*(-\\本站點(diǎn)\s4*\\本站點(diǎn)\C5*\\本站點(diǎn)\s6+\\本站點(diǎn)\C4*\\本站點(diǎn)\C6)-(-\\本站點(diǎn)\s1*\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\s3-\\本站點(diǎn)\s1*\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\s3)*\\本站點(diǎn)\s5*\\本站點(diǎn)\s6;\\本站點(diǎn)\OZ=(-\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\C3-\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\s3)*(-\\本站點(diǎn)\C4*\\本站點(diǎn)\C5*\\本站點(diǎn)\s6-\\本站點(diǎn)\s4*\\本站點(diǎn)\C6)-(\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\s3-\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\C3)*\\本站點(diǎn)\C5;\\本站點(diǎn)\AX=-(\\本站點(diǎn)\C1*\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\C3-\\本站點(diǎn)\C1*\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\s3)*\\本站點(diǎn)\C4*\\本站點(diǎn)\s5-\\本站點(diǎn)\s1*\\本站點(diǎn)\s4*\\本站點(diǎn)\s5+(-\\本站點(diǎn)\C1*\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\s3-\\本站點(diǎn)\s1*\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\C3)*\\本站點(diǎn)\C5;\\本站點(diǎn)\AX=-(\\本站點(diǎn)\C1*\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\C3-\\本站點(diǎn)\C1*\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\s3)*\\本站點(diǎn)\C4*\\本站點(diǎn)\s5-\\本站點(diǎn)\s1*\\本站點(diǎn)\s4*\\本站點(diǎn)\s5+(-\\本站點(diǎn)\C1*\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\s3-\\本站點(diǎn)\s1*\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\C3)*\\本站點(diǎn)\C5;\\本站點(diǎn)\AY=-(\\本站點(diǎn)\s1*\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\C3-\\本站點(diǎn)\s1*\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\s3)*\\本站點(diǎn)\C4*\\本站點(diǎn)\s5+(\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\s3-\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\C3)*\\本站點(diǎn)\C5;\\本站點(diǎn)\AZ=-(-\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\C3-\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\s3)*\\本站點(diǎn)\C4*\\本站點(diǎn)\s5+(\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\s3-\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\C3)*\\本站點(diǎn)\C5;\\本站點(diǎn)\PX=-86*(\\本站點(diǎn)\C1*\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\C3-\\本站點(diǎn)\C1*\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\s3)*\\本站點(diǎn)\C4*\\本站點(diǎn)\s5-86*\\本站點(diǎn)\s1*\\本站點(diǎn)\s4*\\本站點(diǎn)\s5+(-\\本站點(diǎn)\C1*\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\s3-\\本站點(diǎn)\C1*\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\C3)*(83+86*\\本站點(diǎn)\C5)-90*\\本站點(diǎn)\C1*\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\C3+90*\\本站點(diǎn)\C1*\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\s3-90*\\本站點(diǎn)\C1;\\本站點(diǎn)\PY=-86*(\\本站點(diǎn)\s1*\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\C3-\\本站點(diǎn)\s1*\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\s3)*\\本站點(diǎn)\C4*\\本站點(diǎn)\s5+86*\\本站點(diǎn)\C1*\\本站點(diǎn)\s4*\\本站點(diǎn)\s5+(-\\本站點(diǎn)\s1*\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\s3-\\本站點(diǎn)\s1*\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\C3)*(83+86*\\本站點(diǎn)\C5)-90*\\本站點(diǎn)\s1*\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\C3+90*\\本站點(diǎn)\s1*\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\s3-90*\\本站點(diǎn)\s1;\\本站點(diǎn)\PZ=-86*(-\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\C3-\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\s3)*\\本站點(diǎn)\C4*\\本站點(diǎn)\s5+200+(\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\s3-\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\C3)*(83+86*\\本站點(diǎn)\C5)+90*\\本站點(diǎn)\s2*\\本站點(diǎn)\C3+90*\\本站點(diǎn)\C2*\\本站點(diǎn)\s3;4.4本章總結(jié)本章重點(diǎn)介紹串聯(lián)機(jī)器人軟件方面的設(shè)計(jì)。首先對設(shè)計(jì)中用到的主要軟件組態(tài)王進(jìn)行了介紹： 1、組態(tài)王中的變量及其屬性定義；2、介紹了如何利用組態(tài)王的控件設(shè)計(jì)機(jī)器人的各個控制界面；3、進(jìn)行了正運(yùn)動學(xué)分析，并附帶部分程序。第五章結(jié)論和展望5.1設(shè)計(jì)總結(jié)在老師的指導(dǎo)下，完成這篇論文。在這篇論文中，主要涉及到如下的理論知識：1、機(jī)器人學(xué)的有關(guān)知識，特別是機(jī)器人運(yùn)動學(xué)的知識。開始學(xué)習(xí)機(jī)器人學(xué)的時候，被它的頻繁坐標(biāo)變換和一些機(jī)器人桿件的幾何參數(shù)及關(guān)節(jié)變量弄的暈頭轉(zhuǎn)向，更不用說是運(yùn)動學(xué)的知識了。后來通過反復(fù)的研究及向老師請教，最終解決了這些疑問，為運(yùn)動學(xué)的計(jì)算打下了基礎(chǔ)。2、桌面串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)計(jì)算處理。正向運(yùn)動學(xué)矩陣的相乘運(yùn)算，結(jié)果是唯一的。3、從熟悉組態(tài)軟件的開發(fā)環(huán)境開始，到了解資源和資源編輯器、對話框、Windows標(biāo)準(zhǔn)控件，最后自己動手作出了機(jī)器人的主界面，關(guān)節(jié)運(yùn)動界面，關(guān)節(jié)示教界面以及運(yùn)動學(xué)分析的界面。4、通過老師的幫助，與同學(xué)的交流并翻閱文獻(xiàn)資料，我的論文中主要涉及到以上四個部分的內(nèi)容，我試圖詳盡的將這個問題描述清楚，但是，還有一些工作沒有做好。5.2展望機(jī)器人軌跡規(guī)劃的研究，在本次設(shè)計(jì)中，由于時間的關(guān)系，沒有對軌跡規(guī)劃做出研究。比如說在障礙物存在的條件下，關(guān)節(jié)坐標(biāo)系規(guī)劃法就不再適用，而笛卡兒路徑規(guī)劃或最短路徑的規(guī)劃方法就比較適用了。還有就是對速度和加速度的規(guī)劃，也是研究的方向之一。同時對于示教這一塊采用組態(tài)軟件，整個示教的界面顯得不適很完善?？傊?，機(jī)器人的研究課題目前非常的活躍，由于它是一門多學(xué)科交叉的科學(xué)，所以還有許多問題值得探討。致謝本畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)和研究工作是在我的導(dǎo)師樊紅梅老師的精心指導(dǎo)和悉心關(guān)懷下完成的，在我整個畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究工作中無不傾注著老師的關(guān)愛和汗水。導(dǎo)師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、淵博的知識、無私的奉獻(xiàn)精神使我深受的啟迪。從尊敬的導(dǎo)師身上，我不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識，也學(xué)到了做人的道理。在此我要向我的導(dǎo)師致以最衷心的感謝和深深的敬意。在多年的學(xué)習(xí)生活中，還得到了許多學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)、數(shù)控教研室領(lǐng)導(dǎo)和老師的熱情關(guān)心和幫助。我也要感謝我的父母和朋友，他們在我的學(xué)業(yè)中給了我莫大的鼓勵、關(guān)愛和支持。最后，向所有關(guān)心和幫助過我的領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友表示由衷的謝意！衷心地感謝在百忙之中評閱我的論文和參加答辯的各位老師！秦娟二010年六月于南京參考文獻(xiàn)1．汪木蘭，饒華球等.NGR01型機(jī)器人電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].2003(4)2．蔡自興，機(jī)器人學(xué).北京：清華大學(xué)出版社，20003．杜德煒，機(jī)器人基本原理，1972（1）4．徐開蕓NGR01型機(jī)器人運(yùn)動學(xué)分析及軟件設(shè)計(jì)(組合機(jī)床)5．譚浩強(qiáng)，C程序設(shè)計(jì)，清華大學(xué)出版社1999（12）6.謝存嬉張鐵主編.機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20057．亞控組態(tài)王軟件培訓(xùn)教材。組態(tài)王江蘇培訓(xùn)中心，2009年8．RBT-6T/S01桌面型串聯(lián)關(guān)節(jié)式機(jī)器人實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)用書。哈爾濱工業(yè)大學(xué)博實(shí)精密測控有限責(zé)任公司9．趙景山，機(jī)器人機(jī)構(gòu)自由度分析理論?？茖W(xué)出版社，200910．宋偉剛，機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)原理理論，方法和算法。機(jī)械工業(yè)出版社，200411．宗光華，機(jī)器人創(chuàng)意設(shè)計(jì)與實(shí)踐。北京航天航空大學(xué)，200312．大熊，機(jī)器人控制，科學(xué)出版社13．麥克普瑞科德，機(jī)器人控制器與程序設(shè)計(jì)，科學(xué)出版社宗光華，2005附錄A：英文資料AnArchitectureandCommunicationProtocolforInteractionofIndustrialRobotsandVisionSystemsAbstractInthisdocumentanarchitectureandcommunicationprotocolstackforinteractionofindustrialrobotsandvisionsystemsisintroduced.Withexamplesofaweldseaminspectionandamotorcompartmentinspectionreal-timecommunicationviaEthernet,TCP/IPandXMLisexamined.AnXMLcommandsetfortypeindependentrobotcontrolispresented.1.IntroductionCommunicationbetweenarobotsystemandavisionsystemisacommontask.Wefindexampleswherearobotmovesacameraforexaminationofanobjectorfordeterminingthepositionofanobject.Sometimesthecameraisstationary.Inanycaserobotandvisionsystemhavetobecoordinatedandhavetoexchangeinformation.Thecommunicationinterfacesofrobotsandvisionsystemsaremostlyproprietary.Tobuildupasystemconsistingofarobotandvisionsystem,softwarehastobeadaptedtotheparticularproduct.Forcamerasthereexiststandardizedinterfaces(e.g.FireWire)butnotforcontrolofcompletevisionsystemswithanalysissoftware.Forrobotprogrammingthereexistsomenorms,butthevendorsusuallydonotprovideanapplicationlevelcommandsetfortherobot,whichisfollowinganorm.Robotandvisionsystemswithstandardizedinterfacesforeverylayer(physical,network,application)aredesirable.Inthiswaycomponentscanbecombinedasinabuildingblockssystem.WithinthescopeoftheARIKT1projectareferencearchitectureforrobotbasedvisualinspectionsystemsandthedefinitionofastandardcommunicationinterfaceforindustrialrobotsandvisionsystemsisdeveloped.AfurthergoaloftheARIKTproject,thepartiallyautomationofthedeterminationofsensorpositionsandchoiceofimageprocessingalgorithms,willnotbediscussedhere.Inthispaperanarchitectureandprotocolstackforinteractionofindustrialrobotsandvisionsystemsisdiscussed.2.StateoftheArtThecommerciallyavailablerobotsystemsareprovidedwithproprietaryprogramminglanguageswhichareincompatibletoeachother.Thoughthereexistsanormdefining‘IndustrialRobotLanguage’[1],thesupportofthisnormisnotverycommonduetoitscomplixity.Itdescribesnotonlythedefinitionofrobotmovementsbuta‘complete’programminglanguage.OneexampleofapowerfulrobotprogramminglanguagefordifferentrobottypesisthecommercialproductRobotScript[2].ItextendsVisualBasicbyrobot-specificcommands.TheuseofthisproductislimitedtoWindowssystemsandisboundtotheemploymentofthe“UniversalRobotController”.TheARIKTinterfacedefinitionhoweverisplatformindependent.TherobotcontrolpartoftheARIKTspecificationisratheraleantrajectorydefinitionlanguagewithsynchronizationmechanismsthana‘complete’programminglanguage.RoboML[3]andXRCL[4]areexamplesofanXML-basedrobotlanguage.RoboMLisembeddedinanagent-basedarchitectureforrobotcontrolovertheinternet.IncontrasttotheARIKTinterfaceitalsoincludesdirectcontrolofhardwarecomponents(e.g."wheel,motor,controller").XRCLisamixtureofXMLandC++withFuzzyelements.It’sdesignedforimplementingarobotcontrolsystem,notforcontrollingarobotremotely.Lookingforstandardsconcerningvisionsystemsisevenmoreunfruitful:Onapplicationslevelthereisnocommonstandard.Existingstandardsonlyregularizespecificpartsofavisionsystem,e.g.thecommunicationwithframegrabbers[5]ordigitalcameras[6].Thepre-normDINV66311-1[7]dealswiththeinteractionbetweenrobotsandtheirsensorsingeneral.Itdefinesaframeforcommunicationmessages(i.e.messageheaderandorderofmessages).Here,therobotalwaysactsasmasterwhilethesensorsactasslaves.Theactualcommandsforcontrollingdifferentsensorsarenotpartofthispre-norm.Furthermore,itdidnotresultinafinalnormyet.3.VisualInspectionRequirementsTwomainapplicationcasescanbedistinguishedreferringtorobotmovementandcommunication:(1)Imagesareacquiredfromsinglepositions.Thetrajectoryonwhichthesensorheadismovedtothesepositionsdoesnotmatter(exceptforcollisionavoidanceandtimeoptimization).Thevisionsystemhastobetriggeredtostartitsanalysiswhenapositionisreached.(2)Aseriesofimagesisacquiredwhilethesensorheadismovedonapredefinedcontinuouspath.Possiblythevisionsystemhastobeinformedperiodicallyaboutthepositionofthesensorhead.Togainexperiencewithbothapplicationcasestwodemonstratorsaresetup:Amotorcompartmentinspection(case1)andaweldseaminspection(case2).3.1.MotorCompartmentInspectionThesensorhead,consistingofcameraandlighting,ismovedtothedesiredposition.Thevisionsystemistriggeredtoacquireanimageandanalyzeit.Theresultoftheanalysis(partok/notok)issendtothehost.Featurestobeexaminedareforexamplethemountingofhosesandclips.Thedistanceofneighboringhosesmustnotfallbelowadefinedthreshold,otherwisetheycouldexcoriate.Clipsclampinghosesarecheckedforexistenceandposition.3.2.WeldSeamInspectionHere,thesensorheadismovedbytherobotonacontinuouspathwhichisgivenbytherunoftheweldseam.Thetrajectoryisdeterminedinadvance.Forourdemonstratorcurrentlynoseamtrackingisdone.Thesensorheadcontainsacameraandalasersourcewhichareusedtoobtainaprofileoftheweldseam.Forproperresultsthevisionsystemneedsinformationaboutthepositionsfromwheresenordataisacquired.Atanadjustabletimeintervalofabout15msthisinformationissentdirectlyfromtherobotsystemtothevisionsystem.Aftertracingandanalyzingtheweldseamtheresultistransmittedfromthevisionsystemtothehost.Maininstancesofthearchitectureareahost,arobotandavisionsystem.Tasksoftherobotarereceivingcommandswhichdefinemovements,performingmovementsandannouncingitsstatus.Thevisionsystemacquiresimages,analyzesthemandextractsfeaturesonahighabstractionlevel.Forexampleincaseofaninspectiontaskthevisionsystemcanevendecide:‘partok’or‘partnotok’.Itmayevenproposethehostbetterpositionsofthesensorhead.Thehostisresponsibleforeverytaskrobotorvisionsystemarenotresponsiblefor:Managementoftasksandresults,collisionavoidanceandpathplanning,communicationwithhigherlevelinstances.Thehostcanbeconsideredasmaster.Normallyhedispatchescommandsandwaitsfortheresults,buthecanbecondemnedtoquietness,whenrobotandvisionsystemexchangedatainreal-timemode.DuetothelaterdefinedTCP/IP-socketinterfacethehostcanrunonaseparatecomputeroroneitherofthecomputersoftherobotorvisionsystemwithoutchanges.Themodulardivisioninhost,robotandvisionsystemandtheirinterfaces(definedinSection5and6)allowsaneasyexchangeofthesemaincomponents.Todemonstratethisflexibilitytheweldseaminspectionvisionsystemandthemotorcompartmentinspectionvisionsystemarebothoperatedwithtwodifferentrobotsystems:aREIS-RV6LrobotandaKUKA-KR6robot.Softwareonhost,robotandvisionsystemhasnottobechanged.5.CommuncicationProtocolTheprotocolstackwhichdefinescommunicationbetweensystemcomponentsisshowninFigure1.ThepresentationisfollowingtheISO/OSIreferencemodel[8].ApplicationApplicationXMLTCPIPEthernet10Mbit/s10BaseTApplicationXMLTCPIPEthernet10Mbit/s10BaseTLayer7Layer6Layer4/5Layer3Layer2Layer1Figure1：Protocolstack5.1.EthernetwithTCP/IPandSocketsAsphysicalmediuma10Base