码垛机器人示教盒系统软硬件设计_5
机器人码垛系统研究
创新观察—332—机器人码垛系统研究张城诚（浙江省杭州海康威视电子有限公司，浙江 杭州 310000）随着科技的飞速发展，全世界的工业技术得到飞速的提升，传统的制造业因为效率低、成本高，逐渐的被全自动机器所代替，机器人在很多的领域都大放异彩，码垛机器人作为机器人其中的一个分支，取代传统人工实现企业工业化、精细化、高效率转变。
我国是制造业大国，拥有着全世界最为完整的工业化产链，但是我国并不是制造业强国，在中国制造2025中指出，我国要发展高新工业领域，机器人就是其中最为重要的领域之一。
1工业码垛机器人概述工业机器人作为工业时代后期的产物，机器人是由各种的电气和机械元件组成的，并且可以对其进行程序的编写，使其满足我们的要求，相对于人工有着效率高、自动化程度高、出错率较低等优点。
全球各个国家已经把自动化技术和机器人技术运用到搬运和码垛工作中去。
一些学者提出了基于两种或多个约束条件的规划算法，比如说基于时间最优和冲击力最小等的轨迹规划[7]。
这些算法对机器人控制系统整体性能的提高有着重要意义，从某种角度来说，码垛机器人的应用已经使国外的生产能力和企业效益有了很大的提升。
1.1国内研究及应用现状经过了很长时间的发展，国内的码垛机器人虽然有了一定程度上的提升，但是想和发达国家的码垛机器人相比还是有一定差距的，比如说它的负重能力不强、在速度上也不尽人意，这就造成了效率不高等问题，会使资本产生滞留，不能够完全的投入到生产当中。
国外的码垛机器人相对于国内的码垛机器人有很多的优势，其中最大的优势是在精度上和运行速度上，而且我国只有两种机器人，一种是关节型，也就是体型比较小，相对于灵活，会给施工流出很大的地方，移动起来也是很便捷的。
另外一种是直角坐标型，这种类型适合于一些简单的操作，没有关节型的机器人有优势，所以采用的场合也不是很多。
现在，我国有很多专门研究工业机器人的公司，比如说沈阳自动化，新松机器人、汇川技术等公司，而且我国还有很多的研究机构，政府投入了很多的研究经费专门研究工业机器人。
搬运码垛机器人毕业设计说明
搬运码垛机器人毕业设计说明设计背景在生产车间中，常常需要将大量的物料或产品堆叠成堆或码垛。
传统的码垛方式普遍采用人工操作，但人工操作可能存在误差，操作效率低下，同时还存在着工作安全风险等问题。
因此，本课题在现有技术基础上，设计一种搬运码垛机器人，在提高工作效率和工作安全性的同时，还可以降低生产成本。
设计内容本设计采用机器人技术，设计一款搬运码垛机器人，实现对物料和产品的堆叠和码垛操作。
主要功能包括以下几点：1. 传感器模块：采用多种传感器，如光电传感器、超声波传感器等，对机器人周围环境进行监测，确保机器人能够避开障碍物并准确找到目标位置。
2. 控制系统：该机器人控制系统采用嵌入式控制器和PLC等设备，对机器人的各项动作进行精确控制，实现自动化操作。
3. 动力系统：该机器人的动力系统是用电动机作为驱动力的，机器人的移动和操作由电动机提供动力。
4. 机械臂系统：该机器人的机械臂采用3自由度机械臂，可以实现物料和产品的抓取、搬运、堆叠和码垛等操作。
5. 视觉系统：机器人配备观察摄像机，并采用图像处理技术实现视觉识别、目标定位、目标追踪等功能。
6. 人机界面：机器人采用触摸屏控制界面，可以直观、方便地设置机器人的各个参数和操作任务。
设计要求2. 具有较高的智能化和自主导航能力，可以根据生产要求自主规划运动轨迹，完成自动化操作。
3. 系统可靠性高，操作稳定可靠，能适应多变的生产条件和环境。
4. 操作简单，功能实用，具有足够的灵活性和扩展性。
设计流程1. 系统设计：首先进行整体系统设计，包括机器人的结构设计、控制系统设计、动力系统设计、机械臂系统设计、视觉系统设计和传感器模块设计等方面，确保各个方面的设计能够协调、相互配合，实现整个机器人系统的目标任务。
2. 电路设计：设计电路图和PCB，按照系统设计的要求搭建出实际的电路板，保证系统的稳定性和可靠性。
3. 机械设计：根据整体系统设计的要求，采用CAD等软件设计机器人的机械部件，如机械臂、关节和传动部件等。
码垛机器人的结构设计与分析机械手毕业设计
码垛机器人的结构设计与分析机械手毕业设计毕业论文(设计)摘要本文主要任务是码垛机器人的结构设计与分析。
首先介绍码垛机器人的研究背景，并简要介绍了国内外码垛机器人发展状况和主要结构形式，在对码垛机器人的功能需求分析和原理性设计后，参考了其他码垛机器人的结构，进行了总体方案设计，确定了本码垛机器人的结构类型，为具有四自由度的圆柱坐标式机器人。
同时在总体方案的基础上，从实际出发，对码垛机器人进行了整体结构设计，并进行了腰部，臂部和腕部等主要结构的选型设计与分析，其中详细设计了臂部的同步带传动、滚珠丝杠传动等。
本文主要采用Pro/E 软件对机械手进行了设计，使机械手的设计难度大大降低，提高了设计的效率。
最后，在运动学上对码垛机器人进行了分析，从理论上确保了在运动上的可靠性，保证码垛机器人能够正常地运行。
关键字:码垛机器人;四自由度;结构;设计毕业论文(设计)AbstractThe main task of the paper is the structure design and analysis of the palletizing robot. First of all,research background of the palletizing robot was introduced, and the brief description of the status of development and main structure was given at home and abroad. After functional requirements analysis and schematic design had done, Referencing to other palletizing robot structure, the overall program was designed, then determined the structural type of palletizing robotis the cylindrical coordinates with four degrees of freedom robot. On the basis of the overall program, proceeding from reality, the overall structure of palletizing robot was designed, and a selection of design and analysis of the main structure of the waist, arm and wrist had been done, including the detailed design of the arm belt drive and ball screw drive. Pro / E software was used to design robot, which made the difficulty of the work is greatly reduced, thereby improving the efficiency of the design. Finally, kinematic analysis had been done in theory, to ensure reliability of the palletizing robot .Key words: palletizing robot;four degrees of freedom; structure; design毕业论文(设计)目录第 1章绪论...................................................................... ........................................................................ .. (1)1.1研究背景...................................................................... ........................................................................ (1)1.2码垛机器人机发展状况 ..................................................................... . (2)1.3国内外码垛机器人主要结构形式 ..................................................................... (3)1.4本设计的主要任务 ..................................................................... ............................................................ 5 第 2章码垛机器人总体方案设计 ................................................................. . (6)2.1码垛机器人功能需求分析 ..................................................................... .. (6)2.2码垛机器人原理设计 ..................................................................... .. (8)2.3运动分析...................................................................... ........................................................................ .. 92.3.1自由度...................................................................... . (9)2.3.2速度分析...................................................................... (9)2.4总体结构设计...................................................................... (9)2.5小结...................................................................... ........................................................................ ........ 10 第 3章码垛机器人关键结构设计分析与选型 ................................................................. (11)3.1臂部...................................................................... ........................................................................ .. (11)3.1.1臂部结构...................................................................... . (11)3.1.2臂部臂长设计 ..................................................................... . (11)3.1.3大臂校核...................................................................... . (13)3.2滚珠丝杠副的选型计算 ..................................................................... . (16)3.2.1水平滚珠丝杠副的选型计算 ..................................................................... . (16)3.2.2垂直滚珠丝杠副的选型计算 ..................................................................... . (18)3.3电机选型计算...................................................................... . (19)3.4线性滑块选型计算 ..................................................................... (21)3.5同步带传动选型计算 ..................................................................... .. (26)3.5.1水平同步带传动选型计算 ..................................................................... .. (26)3.5.2腰部同步带设计 ..................................................................... .. (31)3.6本章小节...................................................................... .........................................................................34 第 4章总结与展望...................................................................... (35)41全文总结...................................................................... .........................................................................354.2展望...................................................................... ........................................................................ ........ 35 参考文献...................................................................... ........................................................................ ............... 36 致谢...................................................................... ........................................................................ ..................... 37 附录.....................................................................................................................................错误～未定义书签。
码垛机器人的组成及应用
码垛机器人的组成及应用码垛机器人是一种自动化设备，主要用于物料的码垛和解垛操作。
它由机械结构、控制系统、视觉系统等部分组成，能够实现高效、精确的堆垛作业，广泛应用于物流、制造业等领域。
下面将详细介绍码垛机器人的组成及应用。
一、码垛机器人的组成1. 机械结构：码垛机器人的机械结构主要由机械臂、抓取器、输送带、传感器等组件构成。
机械臂是码垛机器人的关键部分，一般采用多轴机械臂结构，可以实现各种复杂的操作。
抓取器通常采用夹爪或磁力吸盘等形式，用于抓取、放置物料。
输送带用于运输物料到指定位置，传感器用于感知作业环境。
2. 控制系统：码垛机器人的控制系统包括硬件控制器和软件控制器。
硬件控制器用于控制机械结构的运动和各个部件的工作，软件控制器用于编程、路径规划、动作控制等。
控制系统将接收到的指令转化为机械臂的动作，实现物料的抓取、移动、放置等操作。
3. 视觉系统：码垛机器人的视觉系统一般包含相机、图像处理系统和算法。
相机用于拍摄作业区域的图像，图像处理系统用于对图像进行处理、分析和识别。
通过图像处理算法，机器人可以准确地识别物料的位置、形状和状态，从而进行相应的操作。
4. 传感器系统：码垛机器人的传感器系统用于感知作业环境，包括物料传感器、安全传感器等。
物料传感器可以检测物料的位置、尺寸等信息，以便机器人准确地抓取和放置物料。
安全传感器用于监测周围环境，避免与人和其他设备碰撞，确保操作的安全性。
二、码垛机器人的应用1. 物流行业：在物流仓储环节，码垛机器人可以代替人工进行物料的码垛和解垛操作，提高作业效率和准确性。
它可以适应不同形状、尺寸的物料，并能根据不同的堆垛规则进行码垛操作，大大降低人工成本和作业风险。
2. 制造业：在制造生产线上，码垛机器人可以用于将零部件、成品等物料进行堆叠、组合、封装等操作。
它可以根据生产计划和要求进行自动化的码垛作业，提高生产效率、降低人力成本，并保证产品质量的一致性。
3. 食品饮料行业：在食品饮料生产过程中，码垛机器人可以用于将包装好的食品、饮料等进行码垛、包装等操作。
FANUC机器人码垛教程
FANUC机器人码垛1.码垛功能的定义对几个具有代表性的点进行示教，即可以从下层到上层按照顺序堆叠工件。
2.码垛的种类码垛B:包括码垛B(单路径模式)和码垛BX（多路径模式）适用于工件姿势恒定，堆叠时的底面形状为直线或四角形。
码垛E:包括码垛E(单路径模式)和码垛EX（多路径模式）适用于复杂的堆叠模式（工件姿势改变，堆叠时的底面形状不是四角形）。
图2-1码垛B图2-2码垛E图2-3码垛BX、EX3.码垛指令（1）码垛指令格式：码垛指令基于码垛寄存器的值，根据堆叠模式计算当前的堆叠点位置，并根据路径模式计算当前的路径，改写码垛动作指令的位置数据。
（2）码垛动作指令:以使用具有趋近点、堆叠点、回退点的路径点作为位置数据的动作指令，是码垛专用的动作指令。
该位置数据通过码垛指令每次都被改写。
（3）码垛结束指令：计算下一个堆叠点，改写码垛寄存器的值。
（4）码垛寄存器：用于码垛的控制。
进行堆叠点的指定、比较、分支等。
4.码垛示教（1）选择码垛程序（2）输入堆栈初始数据（3）示教堆上样式（4）示教路径模式5.码垛作业课题演示如图4-1、4-2所示动作循环，在输送带P3出进行工件抓取，在托盘上进行码垛。
图4-1图4-2用示教器编写程序，程序如下：1：J PR[1] 100% FINE ；移动至待命位置P12：LBL[1] ；标签13：J PR[2] 100% FINE ；移动至待命位置P24：W AIT RI[12]=ON ；等待抓料位有料5：L PR[3] 100mm/sec FINE ;移动至抓料位P36：W AIT 1.00(sec) ；等待1S7：RO[11]=ON ；抓手闭合阀ON8：W AIT RI[11]=ON ；等待抓手闭合开关ON9：RO[11]=OFF ；抓手闭合阀OFF10：PALLETIZING-B_111：J PAL_1[A_1] 80% FINE ；移动至趋近点12：L PAL_1[BTM] 100mm/sec FINE ;移动至堆叠点13：RO[10]=ON ；抓手张开阀ON14：W AIT RI[10]=ON ；等待抓手张开开关ON15：RO[10]=OFF ；抓手张开阀OFF16：L PAL_1[R_1] 100mm/sec FINE ;移动至回退点17：PALLETIZING-END_118：JUMP LBL[1] ；跳转至标签16.注意事项（1）要提高码垛的动作精度，需要正确进行TCP的设定。
码垛机单轴功能HMI界面设计及调试
任务三：码垛机单轴功能HMI界面设计及调试
二、HMI界面设计
4. 关联变量
（3）“反转启动”按钮按下功能设置为“置位 位” ，关联PLC中的“反转启动”变量 （4）“反转启动”按钮释放功能设置为“复位 位” ，关联PLC中的“反转启动”变量
任务三：码垛机单轴功能HMI界面设计及调试
二、HMI界面设计
基本对象：不是功能性元件，只是用来显示变量的变化 ➢ 线、圆、椭圆、矩形：可以用来指示变量的状态变化
（动态化闪烁和颜色变化）（位，字节，字，双字） ➢ 文本域：解释说明的作用 ➢ 图形：可以用作背景
任务三：码垛机单轴功能HMI界面设计及调试
二、HMI界面设计
2. 添加按钮
元素：功能性元件，产生事件 ➢ .符号IO域：根据变量值的变化显示不同的文字 ➢ 图形IO域：根据变量值的变化显示不同的图片 ➢ 按钮：画面切换（单击），直接控制“位”（按下+释放）
（位） ➢ 开关：作用类似按钮，但是具有开关作用，开的时候置位位，
关的时候复位位（打开+关闭）（位） ➢ IO域：输入/出域，可以改写变量的值同时显示变量值（字节，
字，双字）
任务三：码垛机单轴功能HMI界面设计及调试
二、HMI界面设计
2. 添加按钮
在“坐标轴X”画面中添加3个 按钮，分别为正转启动、反转启动 和停止。
4. 关联变量
（5）“速度”输入框 ，关联PLC中 的“速度百分比”变量，属性设置 显示格式。
任务三：码垛机单轴功能HMI界面设计及调试
三、程序调试
1. 下载程序 下载程序到控制中，监控程序运行
2. 触摸屏上输入速度百分比，查看程序 中速 度的输出值 3. 变频器使能保持输出状态
码垛机器人的结构组成
码垛机器人的结构组成码垛机器人是一种用于物料搬运和堆垛的自动化设备，它可以将不同形状、大小和重量的物料按照预定的规则堆垛到指定的位置上。
码垛机器人的结构组成主要包括以下几个部分：1. 机械臂机械臂是码垛机器人的核心部件，它由多个关节组成，可以实现多轴运动和灵活的姿态控制。
机械臂的长度和负载能力根据不同的应用场景进行设计，一般采用铝合金或碳纤维等材料制造，以保证机械臂的轻量化和刚性。
2. 夹爪夹爪是机械臂的末端执行器，用于抓取和放置物料。
夹爪的形状和尺寸根据不同的物料进行设计，一般采用气动或电动驱动方式，以实现快速、准确和可靠的抓取和放置。
3. 控制系统控制系统是码垛机器人的大脑，它由计算机、控制器、传感器等组成，用于实现机器人的运动控制、路径规划、物料识别等功能。
控制系统的性能和稳定性对机器人的运行效率和安全性有着至关重要的影响。
4. 传感器传感器是码垛机器人的感知器官，它可以实时获取机器人周围的环境信息，如物料位置、形状、重量等。
常用的传感器包括视觉传感器、力传感器、激光传感器等，它们可以为机器人提供准确的感知和反馈，以保证机器人的操作精度和安全性。
5. 电源系统电源系统是码垛机器人的能量来源，它包括电机、电池、电源控制器等组件，用于为机器人提供动力和控制信号。
电源系统的设计和选型直接影响机器人的运行时间和效率，因此需要根据不同的应用场景进行合理的优化。
综上所述，码垛机器人的结构组成涉及机械、电子、计算机等多个领域，需要综合考虑机器人的性能、稳定性、安全性和经济性等因素，以实现高效、智能和可靠的物料搬运和堆垛。
ABB机器人码垛应用及方案介绍
© ABB
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ABB码垛机器人的相关介绍
码垛常用的机器人
六轴码垛机器人
IRB4600
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IRB6700
IRB7600
ABB码垛机器人的相关介绍
常用的码垛应用
1、纸箱码垛 2、编织袋码垛 3、建筑材料码垛 4、木板码垛 5、周转箱码垛 6、油漆桶码垛 7、其他
ABB码垛助手的相关介绍
码垛助手优点
▪ 界面友好
支持中文，基于示教器界面，不需要额外硬件。 图形界
面友好 ，扩充方便 ，可以加载用户化照片，界面，公司标志。
▪ 简单易用
安装简单， 用图形编程代替Rapid编程，简单易学, 无需
专业人员。操作培训简单明了，工人容易接受。
▪ 节省成本
轻松应对多品种, 新产品; 一种产品, 普通操作可以搞定，
方案细化
工艺布局 机器人选型 周边设方案优化 文档输出
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码垛应用方案制作的基本流程及注意事项
完整的机器人系统组成
1）机器人+安装座 2）电柜+示教器 3 ) 机器人夹具 4）辅助设备（传送带，定位机构，传感器，视觉识别系统） 5）安全围栏（安全门锁，光栅） 6）物流通道，维修空间 7）i/o 通讯方式
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ABB码垛助手的相关介绍
码垛助手的作业流程
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ABB码垛助手的相关介绍
码垛助手的产品配置
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码垛产品配置 创建或者编辑码垛产品信息: • 产品名称 • 产品尺寸 • 产品之间码放接近距离
码垛机器人及其操作应用 ppt课件
ppt课件
3
码垛
码垛，就是把货物按照一定的摆放顺序与层次整齐地 堆叠好。
ppt课件
4
码垛机 是将已装入容器的纸箱，按一定 排列码放在托盘、栈板（木质、塑胶）上， 进行自动堆码，可堆码多层，然后推出，便 于叉车运至仓库储存。
ppt课件
5
码垛机
ppt课件
6
桥式码垛机
桥式码垛机占用空间大，码 垛速度慢，垛型不规整。
① 手动操作码垛机器人移动到码垛起始点且保持抓手位姿不变。 ② 插补方式选择“直线插补”。 ③ 再次确认程序点，保证其为作业起始点。 ④ 若有需要可直接输入码垛作业命令。
① 手动操作码垛机器人到码垛中间点，并适度调整抓手姿态。 ② 插补方式选择“直线插补”。 ③ 确认并保存程序点 4 为码垛机器人作业中间点。
b) 双板式
22
机械手爪：夹板式机械手爪
单板型机械手爪
说明：该类手爪主要用于整 箱或规则盒装包装物品的码 放，可用于各种行业。可以 一次码一箱（盒）或多箱 （盒）。
双板型机械手爪
ppt课件
23
• 抓取式 抓取式手爪是一种可灵活适应
不同形状和内含物的包装袋。
抓取式手爪
ppt课件
24
机械手爪：抓取式机械手爪
面交点处；而组合式 TCP 设定点需依据起
主要作用的单组手爪确定。
ppt课件
32
物料 高度
TCP
工具中心在法兰中心 线与吸盘平面的交点 的连线上并延伸距离 等同于物料高度处
生产再现
吸盘式 TCP
吸盘式 TCP 点及生产再现
ppt课件
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TCP
端面工的具交中点心处在法兰
中心线与手爪前
阐述abb机器人 码垛程序编程 方法与步骤
ABB机器人是一种自动化工业机器人，可用于各种生产线上的码垛操作。
码垛是指将产品按照一定的规则叠放起来，以方便运输、存储或其他后续处理。
在生产环境中，码垛通常需要精确的排列和叠放，而ABB机器人可以通过编程实现自动化的码垛操作，提高生产效率和准确性。
在实际操作中，编写ABB机器人的码垛程序是至关重要的。
下面我们将结合ABB机器人的特点和编程方法，详细阐述ABB机器人码垛程序编程的方法与步骤。
1. 确定码垛需求和规则在进行ABB机器人码垛程序编程之前，首先需要确定具体的码垛需求和规则。
这包括需要码垛的产品规格、堆放的方式、堆放的高度、堆放的稳定性要求等。
只有明确了这些需求和规则，才能更好地进行编程设计。
2. 了解ABB机器人的编程语言ABB机器人使用的是ABB RobotStudio软件，可以通过该软件进行编程。
了解该软件的编程语言和功能，是进行码垛程序编程的基础。
该软件支持多种编程语言，包括ABB的RAPID编程语言和基于图形的FlexPendant编程方式，可以根据实际情况选择合适的编程方式进行操作。
3. 编写码垛程序在确定了需求和规则，并掌握了相应的编程语言和工具之后，就可以开始编写码垛程序。
首先需要创建一个新的项目，并在项目中创建一个新的程序。
然后根据产品规格和堆放规则，编写具体的码垛程序。
这包括机器人的移动路径规划、夹爪的动作控制、产品的堆放位置计算等。
4. 调试和优化程序编写完成后，需要进行程序的调试和优化。
这包括在仿真环境中模拟运行程序，检查程序的运行效果和是否符合需求和规则。
如果发现问题，需要对程序进行优化和修改，直至达到理想的效果。
5. 在实际环境中应用程序在程序调试和优化完成后，可以将程序应用到实际的生产环境中。
在操作时需要注意安全和稳定性，确保码垛操作的效率和准确性。
总结起来，ABB机器人的码垛程序编程需要根据需求和规则进行编程设计，掌握ABB RobotStudio软件的编程语言和功能，编写码垛程序，进行调试和优化，最后将程序应用到实际环境中。
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第五章 示教盒硬件设计示教盒硬件设计主要是示教盒键盘的设计，设计了PS/2接口的键盘。
5.1 PS/2接口硬件及通讯5.1.1连接器物理上的PS/2端口是两类连接器5脚的 DIN 或 6脚的mini-DIN 中的一种。
这两种连接器在电气特性上是十分类似的，两者之间的一点不同就是管脚的排列。
这就意味着这两类连接器可以很容易用一种简单的硬件连线的适配器进行转换。
DIN 是德国标准化组织建立的。
PC 键盘可以有6脚的mini-DIN 或5脚的DIN 连接器。
如果你的键盘是6脚的mini-DIN 而你的计算机是5脚的DIN （或者刚好相反），这两类连接器可以用上面提到的适配器来兼容。
具有5脚连接器的键盘称之为ＡＴ键盘，具有6脚的mini-DIN 的键盘叫做PS/2键盘。
如下表所示【30】：表5-1 PS/2接口及引脚定义Tab5-1 The pinouts for PS/2 connectorMale Female 6-pin Mini DIN1-数据2-保留 3-电源地 4-电源+5V5-时钟Plug Socket 6-保留 该连接器有4个有用的管脚：电源地、+5V 、数据和时钟。
+5V 由计算机提供，电源地连接到计算机的电源地上。
数据和时钟是集电极开路的，因此它们通常保持高电平而且很容易下拉到地（逻辑0）。
连接到PS/2键盘或鼠标上的设备在时钟和数据线上需要提供一个大的上拉电阻。
置“0”时把线拉低，置“1”时把线浮成高电平。
参考图中数据和时钟线的一般接口结构。
数据和时钟分别由微控制器的A 端口和B 端口读入。
这两条线一般保持+5V ，可以通过向端口C 和D 写入1来拉地。
数据是D 的反相，时钟是C 的反相。
5.1.2 PS/2键盘与主机之间的通讯PS/2键盘实行一种双向的同步串行通讯协议。
在数据线上发送一位数据时，时钟线发送一个脉冲即被读入。
键盘可以发送数据给计算机，计算机也可以发送数据到键盘，但计算机具有总线优先权，它只要任何时候把时钟拉低，就可以抑制来自于键盘的通讯。
键盘向计算机发送数据时，数据在时钟信号的下降沿（时钟信号由高到低时）被读取；计算机向键盘发送数据时，数据在时钟信号的上升沿（时钟信号由低到高时）被读取。
无论通讯的方向从哪到哪，时钟信号总是由键盘来产生的。
如果计算机想要发送数据给键盘，它必须要通知键盘产生时钟信号。
时钟频率最大为33kHz，而且大多数PS/2设备工作在10-20kHz，频率控制在15kHz左右比较好，即时钟应该是高电平40微秒低电平40微秒【30】。
要发送的数据都包含在字节中，且每个字节为一帧，包含11-12位。
这些位的含义如下表所示：表5-2 数据位定义Tab5-2 The definition of data bit起始位共1个字节，总是为0数据位共8个字节，低位在前校验位共1个字节，奇校验停止位共1个字节，总是为1应答位共1个字节，仅在计算机对键盘的通讯中校验位用来进行错误检测的。
如果数据位中1的个数为偶数，校验位就会置1；如果数据位中1的个数，校验位就会置0。
数据位中1的个数加上校验位总是为奇数。
应答位只在计算机与键盘通讯中使用，不会出现在键盘发送数据到计算机的过程中。
当计算机发送数据给键盘是，设备会发送一个握手信号应答数据包应经收到。
(一)设备到计算机的通讯：数据和时钟线正常情况下是保持高电平状态的。
当键盘等待发送数据时，它首先要检查时钟线是否是高电平。
如果不是，说明计算机控制了通讯，键盘则需要暂时缓冲要发送的数据，当键盘重新获得总线控制权时再进行发送数据。
如果是高电平，键盘接下来就可以发送数据了。
每位数据在时钟的下降沿被计算机读入，时序图如下所示：时钟频率为10-16.7kHz。
从时钟脉冲的上升沿到数据转变所需的时间至少为5微秒。
从数据转变到时钟脉冲下降沿的时间至少为5微秒，但不能多于25微秒。
这段定时非常重要，必须严格遵守。
计算机可以在第11个时钟脉冲（停止位）到来之前将线拉低，这样可以是键盘设备放弃发送当前字节。
当发送完停止位后，键盘设备在发送下一个数据包之前必须等待至少50微秒。
这将使计算机在处理完上次接收的字节之前抑制数据发送（计算机在收到每一个数据包时，通常会自动完成此操作）。
计算机在释放抑制当前数据发送后，键盘设备需要在发送数据前等待50微秒。
1.下面的过程为从仿真键盘发送一个字节到计算机：检查时钟是否为高电平。
2.延迟50微妙。
3.检查时钟线是否仍为高电平，如果仍为高电平回第一步。
4.检查数据线是否为高电平，如果为低电平，则放弃当前发送过程，并从计算机读取字节。
5.延迟20微妙（=40微妙后时钟被拉低来发送开始位）。
6.输出开始位（0）。
7.输出8位数据位。
8.输出奇偶校验位。
9.输出停止位（1）。
10.延迟30微妙（=50微妙发送停止位并释放时钟）。
在第6、7、8步，在发送所有这些位的后面，需要测试时钟线的电平，以确认计算机是否把它拉低了，如果拉低了，说明计算机要放弃当前的发送过程。
其中单个位的发送过程如下：1.设置/复位数据。
2.延迟20微妙。
3.将时钟线拉低。
4.延迟40微妙。
5.释放时钟。
6.延迟20微妙。
(二)计算机到键盘设备的通讯：被发送的数据包不同于键盘到计算机的通讯过程。
时钟信号总是由键盘产生。
如果计算机需要发送数据时，它首先必须把时钟和数据线设置为请求发送的状态，这就需要下拉时钟和数据线来完成。
1)通过下拉时钟线至少100微妙来抑制通讯。
2)通过下拉数据线来请求发送数据，然后释放时钟。
键盘设备应该在不超过10毫秒的间隔时间内检查上述状态。
当键盘设备检查到以上状态，它将产生时钟信号，并在该时钟信号下输入8个数据位和一个停止位。
计算机可以在时钟线为低电平时改变数据线，数据则在时钟脉冲的上升沿被锁存。
这同键盘设备到计算机的通讯过程相反。
在停止位发送后，键盘设备将数据线拉低并产生最后一个时钟脉冲，用来应答接收到了字节。
如果计算机在第11个时钟脉冲后并没有释放数据线，键盘设备将继续产生时钟脉冲直到数据线被释放，然后产生一个错误。
计算机发送数据到键盘的过程如下所示：1.将时钟线拉低至少100微妙。
2.将数据线拉低。
3.释放时钟线。
4.等待键盘设备将时钟线拉低。
5.设置/复位数据线发送第一个数据位。
6.等待键盘设备将时钟抬高。
7.等待键盘设备将时钟拉低。
8.重复5-7步来发送其他7个数据位及奇偶校验位。
9.释放数据线。
10.等待键盘设备将数据线拉低。
11.等待键盘设备将时钟线拉低。
12.等待键盘设备释放数据和时钟。
注意应答位时序改变，应答位的数据改变发生在时钟线为高时，而其他11位发生在时钟线为低时。
钟线拉低后，键盘设备开始产生时钟脉冲的时间不能大于15毫秒；（b ）阶段，发送数据包的时间不能大于2毫秒。
如果以上的两个条件没有得到满足，计算机将产生一个错误。
一旦数据包发送完成，计算机将会拉低时钟线来抑制通讯，以便进行处理数据。
如果计算机发送的命令要求有一个回复，这个回复必须在计算机拉低时钟线后20毫秒内收到。
如果没有收到，则计算机产生错误。
与键盘设备到计算机的通讯过程相同，在时钟信号改变的5微妙内不能进行数据转变。
下面的过程为仿真键盘从计算机读入数据： 1. 等待时钟线变高。
2. 数据线是否为低，为低，则报错。
3. 读入8个数据位。
4. 读入奇偶校验位。
5. 读入停止位。
6. 数据线是否为0，如果是0，则保持时钟直到数据线为1，并产生一个错误信息。
7. 输出应答位。
8. 检查校检位，如果奇偶校检位不正确，则产生一个错误。
9.延迟45微妙，给计算机一定时间抑制下一次数据传输。
在程序中，至少要有10毫秒的时间检查数据线是否为低。
如果数据线已经被计算机拉低，则要从计算机读取一个字节数据。
在3、4、5步中，读入这些位后，需测试时钟线是否被计算机拉低，拉低则放弃此次传输。
其中单个位（8个数据位、检验位和停止位）的读取过程如下：1.延迟20微妙。
2.将时钟线拉低。
3.延迟40微妙。
4.释放时钟。
5.延迟20微妙。
6.读出数据。
发送应答位的过程如下：1.延迟15微妙。
2.将数据线拉低。
3.延迟5微妙。
4.将时钟线拉低。
5.延迟40微妙。
6.释放时钟线。
7.延迟5微妙。
8.释放数据线。
5.2 硬件电路该键盘需要18个键，安排成6行×3列的二维矩阵行列结构。
8051单片机具有4个8位的I/O端口，采用P1口的前六位作为行扫描线，P2口的前三位为列输入线，P0.0和P0.1作为时钟线和数据线进行通信。
PS/2键盘的电路原理图如下所示：图5-4 PS/2键盘的电路原理图5.3示教盒键盘布局设计以往非触摸屏的示教盒的键盘，键盘的操作键数目比较多，工作人员操作起来比较麻烦。
使用触摸屏后，将许多以前需要键盘的来操作的功能集中到了触摸屏上，而键盘上只需要安排一些比较常用的按键即可，这样可以使用户操作示教盒时更加的方便。
，键盘的实物图如下所示：示教盒键盘各操作键的具体作用如下：1)En键：伺服电源使能按键，这个键只有在已经伺服上电的情况下才起作用。
2)轴运动控制键：共有8个按键，主要用于控制码垛机器人4个轴的运动。
用户可以指定机器人的某个关节（或者方向）做指定运动，到达某个特殊位姿。
3)坐标变换键：用来选择特定的坐标系。
主要有关节坐标、世界坐标、工具坐标等。
被选择的坐标会显示在示教盒软件右上角的状态栏中。
4)轴速度控制键：键上有上下双箭头图案的是速度控制键，此2个键分别控制速度的增大和减小，且只在操作前进和后退键时起作用。
轴运动速度共有四个等级，可以通过这2个按钮在【大】、【中】、【小】、【微】中进行依次切换。
5)前进、后退、暂停键：键上有左右双三角图案分别是前进和后退键，有等号的为暂停键。
前进键是用来运行一条示教语句，只有轴运动指令可以被执行。
在按下前进键或后退键前，可以通过轴速度控制键选择轴运动速度。
后退键同前进键相反，用相反的顺序运行一条示教语句。
暂停键用来停止当前运动。
6)运行键：键上有一个右三角的为运行键。
用来启动运行当前的示教文件。
7)取消、确定键：当有错误发生时，用来重置当前的错误状态。
在示教工作界面，确定键用来完成修改、删除和插入操作。
本章小结本章详细介绍了PS/2键盘的接口规范及与计算机的通信过程。
并给出了电路原理图及各功能键的具体作用。
第六章 实验整个控制系统功能的实现需要示教盒与主控计算机之间的串口通信，在示教盒与主控计算机之间交换的数据种类很多，交换也比较频繁，而且码垛机器人控制是高精度、实时性的控制系统。
因此，能否安全，高速，准确有效的实现示教盒与主控计算机之间的串口通信直接关系到系统的性能。
6.1 实验内容及结果示教盒软件调试和实验的内容主要包括四个轴的控制实验、改变输出口状态实验、文件处理实验及其他一些功能实验等。