1、labview課程設計蕪湖職業技術學院labview課程設計題 目 ：機器人手臂設計設計人 ：系 ：信息工程系年 級 ：09計算機應用（4）班學 號 ：指導老師： 日 期：2011-6-150- -目錄摘要.1第一章 課程設計21.1 課程設計的題目21.2課程設計要求21.3課題分析31.4設計目的31.5國內外發展及研究現狀4第二章 運動方案設計62.1手臂設計圖62.2機器人手臂預期的功能要求62.3程序模塊設計6第三章機器人手臂程序73.1機器人手臂完整圖73.2機器人手制作的程序83.3機器人手臂旋轉的程序83.4機器人關節顏色調整的程序93.5機器人手臂移動的程序93.6機器人各個

2、關節的控制程序23.7機器人手的張合23.8機器人手臂位置控制33.9機器人關節的跳動3第四章 機器人手臂功能介紹44.1顯示模塊44.2 手臂控制模塊44.3 顏色選擇模塊84.4手關節控制按鈕104.5整體框圖10第五章 心得體會19第六章 參考網站20摘要虛擬儀器是對傳統儀器的重大突破，是計算機與儀器相結合的產物，具有明顯的技術優勢，代表著儀器發展的最新方向和潮流。機器人手臂具有較高的作業能力，因此對它的控制成為機器人研究領域的一個重要方向，具有較強的理論意義和實際價值。機器人手臂在很多領域得到廣泛應用。第一章 課程設計1.1 課程設計的題目：機器人手臂的設計1.2課程設計要求手臂應滿足

3、下列要求：a. 自由伸縮；b.自由360度旋轉；c.有關節，具有一定的握力。（1）界面美觀簡潔，程序應符合工程化思想。（2）設計文檔符合軟件文檔國標。（3）a4號紙打印，不得少于20頁，最大字體不得大于四號字（除標題）。（4）截止日期2010年6月18日。1.3課題分析機器人是近30年發展起來的一種典型的、機電一體化的、獨立的自動化生產工具。在制造工業中，應用工業機器人技術是提高生產過程自動化，改善勞動條件，提高產品質量和生產效率的有效手段之一，也是新技術革命的一個重要內容。自古以來,人們所設想的機器人一般是一種在外形和功能上均能模擬人類智能的機器。特別是在20世紀20年代前后,捷克和美國的一

4、些科幻作家創作了一批關于未來機器人與人類共處中可能發生的故事之類的文學作品,更使機器人在人們的思想中成為一種無所不能的“超人”。在現實生活中,一些民間工匠根據這些文學描繪,也制造出一些仿人或仿生的機器人。然而在當時的科技條件下,要使機器人具有某種特殊的“智能”而成為“超人”,顯然是不可能的。美國的戴沃爾設想了一種可控制的機械手,他首先突破了對機器人的傳統觀點,提出機器人并不一定必須像人,但是必須能做一些人的工作。1954年,他依據這一想法設計制作了世界上第一臺機器人實驗裝置,發表了適用于重復作業的通用性工業機器人一文,并獲得了美國專利。戴沃爾將遙控操縱器的關節型連桿機構與數控機床的伺服軸聯結在

5、一起,預定的機械手動作一經編程輸入后,機械等就可以離開人的輔助而獨立運行。這種機器人也可以接受示教而完成各種簡單任務。示教過程中操作者用手帶動機械手依次通過工作任務的各個位置，這些位置序列記錄在數字存儲器中，任務的執行過程中，機器人的各個關節在伺服驅動下再現出那些位置序列。因此，這種機器人的主要技術就是“可編程”以及“示教再現”。1.4設計目的由于現代科技的發展，許多危險的工作已漸漸由機械手臂所取代，尤其是近年來太空科技的發展日新月累，許多外太空的探勘工作也總少不了機械手臂的幫助。機械手臂的優點在于不會如同人一般會有疲勞感，對于指令能確實完成，也不易因為人為疏失而造成傷害，這些優點在不容許一點

6、錯誤的科技發展上具有極重大的意義，也是為何機械手臂的應用愈發廣泛的原因。藉由軟件的幫助，能自由控制手臂的動作，是本課程設計的主要目的。1.5國內外發展及研究現狀國內外機器人領域發展近幾年有如下幾個趨勢1、工業機器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修)，而單機價格不斷下降。2、 機械結構向模塊化、可重構化發展。例如關節模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統三位一體化；由關節模塊、連桿模塊用重組方式構造機器人整機；國外已有模塊化裝配機器人產品問市。3、工業機器人控制系統向基于pc機的開放型控制器方向發展，便于標準化、網絡化；器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結構；大大提高

7、了系統的可靠性、易操作性和可維護性。4、 機器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機器人還應用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術來進行環境建模及決策控制；多傳感器融合配置技術在產品化系統中已有成熟應用。5、虛擬現實技術在機器人中的作用已從仿真、預演發展到用于過程控制，如使遙控機器人操作者產生置身于遠端作業環境中的感覺來操縱機器人。6、當代遙控機器人系統的發展特點不是追求全自治系統，而是治理于操作者于機器人的人機交互控制，即遙控加局部自主系統構成完整的監控遙控操作系統，使智能機器人走出實驗室進入實用化階段。

8、美國發射到火星上的“索杰納”機器人就是這種系統成功應用的最著名實例。7、機器人化機械開始興起。從94年美國開發出“虛擬軸機床”以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一，紛紛探索開拓其實際應用的領域。國際機器人研究在經過了80年代的低潮之后,呈現出復蘇和繼續發展的形勢;我國的機器人研究在國家七五八五及863計劃的推動下也取得了很大的發展。在70年代的機器人浪潮相比,現在的機器人研究有兩個特點:一是對機器人智能的定位有了更加符合實際的標準,也就是不要求機器人具有像人類一樣的高智商,而只是要求機器人在某種程度上具有自主處理問題的能力。我國的工業機器人從80年代“七五”科技攻關開始起步，在國家的支持

9、下，通過“七五”“八五”科技攻關，目前已基本掌握了機器人操作機的設計制造技術、控制技術硬件和軟件設計技術、運動學和軌跡規劃技術，生產了部分機器人關鍵元器件，開發出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人；其中有130多臺套噴漆機器人在二十余家企業的近30條自動噴漆生產線（站）上獲得規模應用，弧焊機器人已應用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來看，我國的工業機器人技術及其工程應用的水平和國外比還有一定的距離，如：可靠性低于國外產品；機器人應用工程起步晚，應用領域窄，生產線系統技術與國外比有差距；在應用規模上，我國已安裝的國產工業機器人約200臺，約占全球已安裝臺數的萬分之四。以上原因主要是沒有形成機器人

10、產業，當前我國的機器人生產都是應用戶的要求，“一客戶，一次重新設計”，品種規格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低，而且質量、可靠性不穩定。因此迫切需要解決產業化前期的關鍵技術，對產品進行全面規劃，搞好系列化、通用化、模塊化設計，積極推進產業化進程。我國的智能機器人和特種機器人在“863”計劃的支持下，也取得了不少成果，其中最為突出的是水下遙控機器人，6000m水下無纜機器人的成果居世界領先水平，還開發出直接遙控機器人、雙臂協調控制機器人、爬壁機器人、管道機器人等機種；在機器人視覺、力覺、聲覺、觸覺等基礎技術的開發應用上開展了不少工作，有了一定的發展基礎。但是在多傳感器信息融

11、合控制技術、遙控加局部自主系統遙控機器人、智能裝配機器人、機器人化機械等的開發應用方面則剛剛起步，與國外先進水平差距較大，需要在原有成績的基礎上，有重點地系統攻關，才能形成系統配套可供實用的技術和產品，以期在“十五”后期立于世界先進行列之中。 第二章 運動方案設計2.1手臂設計圖2.2機器人手臂預期的功能要求1、本設計有三個臂，分別從下到上是j1,j2，j3,。再加上三個圓軸。2、六個關節軸的輸入值范圍作了一個初略的限制，六個軸可輸入值得范圍如下：一軸： -180 180，即 -180 1180（度），可以自由伸縮二軸： -180 180，即 -180 2180 （度）可以自由伸縮三軸： 可以

12、自由張開或合并2.3程序模塊設計 第三章機器人手臂程序本章節主要介紹了本案例中涉及到的程序代碼的介紹，本章著重介紹了各個子程序的編寫：3.1機器人手臂完整圖3.2機器人手制作的程序3.3機器人手臂旋轉的程序3.4機器人關節顏色調整的程序3.5機器人手臂移動的程序3.6機器人各個關節的控制程序3.7機器人手的張合3.8機器人手臂位置控制3.9機器人關節的跳動第四章 機器人手臂功能介紹本章節介紹了如何使用本案例的機器人。機器人的設計使基于labview設計，所以其正常的使用時對前面板的操作。本案例的前面板共分為以下幾個模塊:4.1顯示模塊4.2 手臂控制模塊1）控制面板2）大臂的伸縮控制（leng

13、tha）根據lengtha的大小不同值可以改變大臂的長短(a)手臂縮回(b)手臂伸開3）小臂的伸縮控制（lengthb）根據lengthb的大小可以改變小臂的長短(a)小臂的縮回（b）小臂伸開4）手的張合（claw value）根據claw value的大小可以改變手的張合（a）手的張開（b）手的閉合5）大臂旋轉（joint a）joint a的值的大小可以控制大臂的旋轉（a）6）小臂旋轉（joint b）joint b的值的大小可以控制小臂的旋轉（a）7）手的旋轉（claw joint）claw joint的值的大小可以控制手的旋轉（a）4.3 顏色選擇模塊1）顏色控制按鈕2）joint a

14、的顏色控制（a）（b）4.4手關節控制按鈕 （a） （b）4.5整體框圖 第五章 心得體會這次能夠順利的完成此課程設計，非常感謝老師的教導和指點還有同學的幫忙，才讓我能夠在有限的時間內完成課程設計。 從這次的課程設計使我領悟到了一些做課程設計的技巧：1.課程設計最重要的是要有一條清晰設計思路，在設計前，老師已為我們準備好了參考格式或資料，相當于已經給了設計路，關鍵就是靠自己深入的思考各個步驟怎么設計的.對每個步驟都要做到分析、思考.設計，再去執行，再將所有的部分組裝在一起，就可完成該設計.2. 此次課程設計要多練習多思考,弄懂每個實驗的設計思路,并且能夠設計自己的東西,這樣你會感到其樂無窮.3.在以后的實驗設計當中還應注意培養自己獨立思考設計思路的能力,不要怕難.4.許多事情只有在自己親手做了之后才會感覺到，其實它并不是你想象中的那樣難或簡單,要善于專心深入的思考問題，所學知識要常用。 學完這一門課程，使我懂得了一個