3.23机器人路径运动操作步骤
任务:选取多个点构成一条路径,通过示教器完成机器人路径运动操作
相关知识:机器人路径示教器操作分为手动和自动两种模式
操作步骤:
一、手动模式
1、新建程序
(1)点击首页下拉菜单中“程序编辑器”选项,进入程序编辑器
(2)点击右上角“例行程序”选项,进如程序列表
(3)点击左下角“文件”,选择“新建例行程序”,新建例行程序
并命名
2、程序编写
(1)选择新建好的例行程序,进入程序编辑页面,点击左下角“添
加指令”,在右侧弹出菜单中选择轴运动指令“MoveJ”
(2)根据需要修改显示的“MoveJ * ,v1000 , z50 , tool0”指令,
*代表坐标点名称,v1000代表速度,z50代表路径选择幅度,
tool0与工具坐标有关
(3)根据需要添加路径包含的点坐标并修改,完成全部路径点的设
置
3、调试
(1)从第一行“MoveJ”指令开始,利用示教器旋钮调节机器人至路
径点位,点击“修改位置”,程序与点位一一对应
(2)点位修改完成后,进行手动调试。点击“调试”选择“PP移动
至例行程序”,进入要调试的例行程序,光标选择调试的程序
行,再次点击“调试”,选择“PP移动至光标”
(3)在右下角设置选项中选择机器人运行的速度
(4)左手按下示教器使能键,右手按下示教器上的“开始”按钮,
进行机器人路径运行操控
注意:机器人运行过程中不能松开示教器使能键
二、自动模式
1、完成手动调试模式调试后,点击“例行程序”菜单进入程序选择列表,
选择“Main”函数,进入函数编辑页面
2、光标选择,点击“添加指令”,在右侧弹出菜单中选择
“ProcCall”指令,将例行程序添加至主程序中
3、将机器人控制柜模式选择开关调到“自动模式”
4、点击示教器上的选项“确认”
5、按下控制柜上使能键,白色指示灯常亮
6、按下示教器上“开始”按钮,开始自动模式调试
7、自动模式下完成轨迹动作以后把控制柜上的“自动”模式旋转调回“手
动”模式
机器人路径规划方法的研究
第5期(总第156期) 2009年10月机械工程与自动化 M ECHAN I CAL EN G I N EER I N G & AU TOM A T I ON N o 15 O ct 1 文章编号:167226413(2009)0520194203 机器人路径规划方法的研究 李爱萍,李元宗 (太原理工大学机械工程学院,山西 太原 030024) 摘要:路径规划技术是机器人学研究领域中的一个重要部分。目前的研究主要分为全局规划方法和局部规划方法两大类。通过对机器人路径规划方法研究现状的分析,指出了各种方法的优点及不足,并对其发展方向进行了展望。 关键词:机器人;全局规划;局部规划中图分类号:T P 242 文献标识码:A 收稿日期:2009201207;修回日期:2009204218 作者简介:李爱萍(19792),女,山西晋中人,在读硕士研究生。 0 引言 路径规划技术是机器人学研究领域中的一个重要 部分。机器人的最优路径规划就是依据某个或某些优化准则(如工作代价最小、行走路线最短、行走时间最短等),在其工作空间中找到一条从起始状态到目标状态的最优路径。根据对环境信息的掌握程度不同,路径规划可分为:①全局路径规划:环境信息完全已知,根据环境地图按照一定的算法搜寻一条最优或者近似最优的无碰撞路径,规划路径的精确程度取决于获取环境信息的准确程度;②局部路径规划:环境信息完全未知或部分未知,根据传感器的信息来不断地更新其内部的环境信息,从而确定出机器人在地图中的当前位置及周围局部范围内的障碍物分布情况,并在此基础上,规划出一条从当前点到某一子目标点的最优路径。 1 全局规划方法111 栅格法 栅格法是目前研究最广泛的路径规划方法之一。该方法将机器人的工作空间分解为多个简单的区域(栅格),由这些栅格构成一个显式的连通图,或在搜索过程中形成隐式的连通图,然后在图上搜索一条从起始栅格到目标栅格的路径。一般路径只需用栅格的序号表示。但栅格的划分直接影响其规划结果,如果栅格划分过大,环境信息储藏量小,分辨率下降,规划能力就差;栅格划分过小,规划时间长,而且对信息存储能力的要求会急剧增加。112 可视图法 可视图法中的路径图由捕捉到的存在于机器人一 维网络曲线(称为路径图)自由空间中的节点组成。路径的初始状态和目标状态同路径图中的点相对应,这样路径规划问题就演变为在这些点间搜索路径的问题。要求机器人和障碍物各顶点之间、目标点和障碍物各顶点之间以及各障碍物顶点与顶点之间的连线均不能穿越障碍物,即直线是“可视的”。然后采用某种方法搜索从起始点到目标点的最优路径,搜索最优路径的问题就转化为从起始点到目标点经过这些可视直线的最短距离问题。该法能够求得最短路径,但需假设忽略机器人的尺寸大小,使得机器人通过障碍物顶点时离障碍物太近甚至接触,并且搜索时间长。113 拓扑法 拓扑法将规划空间分割成具有拓扑特征的子空间,根据彼此的连通性建立拓扑网络,在网络上寻找起始点到目标点的拓扑路径,最终由拓扑路径求出几何路径。拓扑法的基本思想是降维法,即将在高维几何空间中求路径的问题转化为低维拓扑空间中判别连通性的问题。其优点在于利用拓扑特征大大缩小了搜索空间,其算法的复杂性仅依赖于障碍物数目,在理论上是完备的;而且拓扑法通常不需要机器人的准确位置,对于位置误差也就有了更好的鲁棒性。缺点是建立拓扑网络的过程相当复杂,特别是在增加障碍物时如何有效地修正已经存在的拓扑网是有待解决的问题。 114 自由空间法 自由空间法采用预先定义的广义锥形或凸多边形等基本形状构造自由空间,并将自由空间表示为连通图,通过搜索连通图来进行路径规划。自由空间的构
机器人路径运行操作步骤
3.23机器人路径运动操作步骤 任务:选取多个点构成一条路径,通过示教器完成机器人路径运动操作 相关知识:机器人路径示教器操作分为手动和自动两种模式 操作步骤: 一、手动模式 1、新建程序 (1)点击首页下拉菜单中“程序编辑器”选项,进入程序编辑器 (2)点击右上角“例行程序”选项,进如程序列表 (3)点击左下角“文件”,选择“新建例行程序”,新建例行程序 并命名 2、程序编写 (1)选择新建好的例行程序,进入程序编辑页面,点击左下角“添 加指令”,在右侧弹出菜单中选择轴运动指令“MoveJ” (2)根据需要修改显示的“MoveJ * ,v1000 , z50 , tool0”指令, *代表坐标点名称,v1000代表速度,z50代表路径选择幅度, tool0与工具坐标有关 (3)根据需要添加路径包含的点坐标并修改,完成全部路径点的设 置 3、调试 (1)从第一行“MoveJ”指令开始,利用示教器旋钮调节机器人至路 径点位,点击“修改位置”,程序与点位一一对应 (2)点位修改完成后,进行手动调试。点击“调试”选择“PP移动 至例行程序”,进入要调试的例行程序,光标选择调试的程序 行,再次点击“调试”,选择“PP移动至光标” (3)在右下角设置选项中选择机器人运行的速度
(4)左手按下示教器使能键,右手按下示教器上的“开始”按钮, 进行机器人路径运行操控 注意:机器人运行过程中不能松开示教器使能键 二、自动模式 1、完成手动调试模式调试后,点击“例行程序”菜单进入程序选择列表, 选择“Main”函数,进入函数编辑页面 2、光标选择,点击“添加指令”,在右侧弹出菜单中选择 “ProcCall”指令,将例行程序添加至主程序中 3、将机器人控制柜模式选择开关调到“自动模式” 4、点击示教器上的选项“确认” 5、按下控制柜上使能键,白色指示灯常亮 6、按下示教器上“开始”按钮,开始自动模式调试 7、自动模式下完成轨迹动作以后把控制柜上的“自动”模式旋转调回“手 动”模式
机器人路径规划
1绪论 1.1机器人简介 1.1.1什么是机器人 机器人一词不仅会在科幻小说、动画片等上看到和听到,有时也会在电视上看到在工厂进行作业的机器人,在实际中也有机会看到机器人的展示。今天,说不定机器人就在我们的身过,但这里我们要讨论的是什么是机器人学研究的机器人。 机器人(robot)一词来源下1920年捷克作家卡雷尔. 查培克(Kapel Capek)所编写的戏剧中的人造劳动者,在那里机器人被描写成像奴隶那样进行劳动的机器。 后来作为一种虚构的机械出现在许多作品中,代替人们去完成某些工作。20世纪60年代出现了作为可实用机械的机器人。为了反这种机器人同虚构的机器人及玩具机器人加以区别,称其为工业机器人。 工业机器人的兴起促进了大学及研究所开展机器人的研究。随着计算机的普及,又积极地开展了带有智能的机器人的研究。到70年代,机器人作为工程对象已经被确认,机器人一词也受到公认。目前,机器人学的研究对象已不仅仅是工业机器人了。 即便是实际存在的机器人,也很难把它定义为机器人,而且其定义也随着时代在变化。这里简单地反具有下述性质的机械看作是机器人: 1.代替人进行工作:机器人能像人那样使用工具和机械,因此,数控机床和 汽车不是机器人。 2.有通有性:既可简单地变换所进行的作为,又能按照工作状况的变化相应 地进行工作。一般的玩具机器人不能说有通用性。 3.直接对个界作工作:不仅是像计算机那样进行计算,而且能依据计算结果 对外界结果对外界产生作用。 机器人学把这样定义的机器人作为研究对象。
1.1.2机器人的分类 机器人的分类方法很多,这里我们依据三个有代表性的分类方法列举机器人的种类。 首先,由天机器人要代替人进行作业,因此可根据代替人的哪一个器官来分类: 操作机器人(手):利用相当于手臂的机械手、相当于手指的手爪来使物体协作。 移动机器人(腿):虽然已开发出了2足步行和4足步行机器人,但实用的却是用车轮进行移动的机器人。(本文以轮式移动机器人作为研究对象)视觉机器人(眼):通过外观检查来除掉残次品,观看人的面孔认出是谁。虽然还有使用触觉的机器人,但由于它不是为了操作,所以不能说是触觉机器人。 也还有不仅代替单一器官的机器人,例如进行移动操作,或进行视觉和操作的机器人。 其次,按机器人的应用来分类: 工业机器人:可分为搬送、焊接、装配、喷漆、检查等机器人,主要用于工厂内。 极限作业器人:主要用在人们难以进入的核电站、海底、宇宙空间等进行作为的机器人。也包括建筑、农业机器人等。 娱乐机器人:有弹奏乐器的机器人、舞蹈机器人、宠物机器人等,具有某种程度的通用性。也有适应环境面改变行动的宠物机器人。 最后则是按照基于什么样的信息进行动作来分类: 表1基于动作信息的机器人分类
机器人路径动态规划
研究背景 近年来,机器人技术飞速发展,机器人的应用领域也在不断扩展。机器人的工作环境存在高度的多变性和复杂性,因此自主导航是实现真正智能化和完全自主移动的关键技术。机器人的导航问题可以归结为对“我在哪”、“我要去哪”以及“我如何到达那里”三个问题的回答。第三个问题就是路径规划,要求机器人在当前位置与目标位置之间寻找一条安全、合理、高效的路径,保证机器人能够安全地到达目标地点。机器人路径规划是机器人领域的一个研究热点。 一、课题应用 机器人的路径规划是机器人学的一个重要研究领域,是人工智能和机器人学的一个结合点。对于移动机器人而言,在其工作时要求按一定的规则,例如时间最优,在工作空间中寻找到一条最优的路径运动。机器人路径规划可以建模成在一定的约束条件下,机器人在工作过程中能够避开障碍物从初始位置行走到目标位置的路径优化过程。遗传算法是一种应用较多的路径规划方法,利用地图中的信息进行路径规划,实际应用中效率比较高。 智能移动机器人[1],是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统。它集中了传感器技术、信息处理、电子工程、计算机工程、自动化控制工程以及人工智能等多学科的研究成果,代表机电一体化的最高成就,是目前科学技术发展最活跃的领域之一。随着机器人性能不断地完善,移动机器人的应用范围大为扩展,不仅在工业、农业、医疗、服务等行业中得到广泛的应用,而且在城市安全、国防和空间探测领域等有害与危险场合得到很好的应用。因此,移动机器人技术已经得到世界各国的普遍关注。 移动机器人的研究始于60 年代末期。斯坦福研究院(SRI)的Nils Nilssen 和Charles Rosen 等人,在1966年至1972 年中研发出了取名Shakey的自主移动机器人[1]。目的是研究应用人工智能技术,在复杂环境下机器人系统的自主推理、规划和控制。 根据移动方式来分,可分为:轮式移动机器人、步行移动机器人(单腿式、双腿式和多腿式)、履带式移动机器人、爬行机器人、蠕动式机器人和游动式机器人等类型;按工作环境来分,可分为:室内移动机器人和室外移动机器人;按控制体系结构来分,可分为:功能式(水平式)结构机器人、行为式(垂直式)结构机器人和混合式机器人;按功能和用途来分,可分为:医疗机器人、军用机器人、助残机器人、清洁机器人等; 一种由传感器、遥控操作器和自动控制的移动载体组成的机器人系统。移动机器人具有移动功能,在代替人从事危险、恶劣(如辐射、有毒等)环境下作业和人所不 及的(如宇宙空间、水下等)环境作业方面,比一般机器人有更大的机动性、灵活性。 移动机器人是一种在复杂环境下工作的,具有自行组织、自主运行、自主规划的智能机器人,融合了计算机技术、信息技术、通信技术、微电子技术和机器人技术等。 三、研究意义 路径规划技术是机器人研究领域中的一个重要分支,是机器人智能化的重要标志,是对
工业机器人操作指南
工业机器人应用 一机器人示教单元使用 1.示教单元的认识 使用示教单元调整机器人姿势 在机器人控制器上电后使用钥匙将MODE开关打到“MANUAL”位置,双手拿起,先将示教单元背部的“TB ENABLE”按键按下。再用手将“enable”开关扳向一侧,直到听到一声“卡嗒”为止。然后按下面板上的“SERVO”键使机器人伺服电机开启,此时“F3”按键上方对应的指示灯点亮。
按下面板上的“JOG”键,进入关节调整界面,此时按动J1--J6关节对应的按键可使机器人以关节为运行。按动“OVRD↑”和“OVRD↓”能分别升高和降低运行机器人速度。各轴对应动作方向好下图所示。当运行超出各轴活动范围时发出持续的“嘀嘀”报警声。 按“F1”、“F2”、“F3”、“F4”键可分别进行“直交调整”、“TOOL调整”、“三轴直交调整”和“圆桶调整”模式,对应活动关系如下各图所示: 直交调整模式
TOOL调整模式
三轴直交调整模式 圆桶调整模式 在手动运行模式下按“HAND”进入手爪控制界面。在机器人本体内部设计有四组双作用电磁阀控制电路,由八路输出信号OUT-900――OUT-907进行控制,与之相应的还有八路输入信号IN-900――IN-907,以上各I/O信号可在程序中进行调用。 按键“+C”和“-C”对应“OUT-900”和“OUT-901” 按键“+B”和“-B”对应“OUT-902”和“OUT-903” 按键“+A”和“-A”对应“OUT-904”和“OUT-905” 按键“+Z”和“-Z”对应“OUT-906”和“OUT-907” 在气源接通后按下“-C”键,对应“OUT-901”输出信号,控制电磁阀动作使手爪夹紧,对应的手爪夹紧磁性传感器点亮,输入信号到“IN-900”;按下“+C”键,对应“OUT-900”输出信号,控制电磁阀动作使手爪张开。对应的手爪张开磁性传感器点亮,输入信号到“IN-901”。使用示教单元设置坐标点 先按照实训2的内容将机器人以关节调整模式将各关节调整到如下所列: J1: J5: J2: J6: J3: J4: 先按“FUNCTION”功能键,再按“F4”键退出调整界面。然后按下“F1”键进入