基于ROS的工業(yè)機器人示教編程器研制.pdf

1、隨著工業(yè)技術的不斷進步，在簡單重復動作或高強度高精度作業(yè)的崗位上，機器人逐漸取代了人力勞動，成為工業(yè)生產(chǎn)的重要裝備。示教編程器作為人與機器人交互的核心設備，其先進的技術一直被國外大型機器人廠商所壟斷。所以，研制具有一定通用性和開放性、功能強、交互友好的示教編程器意義重大。
　　本文首先闡述了一種利用ROS（Robot Operating System,機器人操作系統(tǒng)）提供的消息服務機制建立基于以太網(wǎng)的機器人示教控制系統(tǒng)架構(gòu)。分析了

2、ROS在構(gòu)建工業(yè)機器人示教控制系統(tǒng)上的優(yōu)勢，如，易于建立網(wǎng)絡化、分布式控制系統(tǒng)、易于實現(xiàn)和維護復雜控制系統(tǒng)的模塊化設計、以及具有豐富的機器人軟件系統(tǒng)開發(fā)工具等。從安全性、穩(wěn)定性、通用性、開放性、功能性和交互友好性幾個方面對示教盒的功能需求進行分析，并提出示教盒系統(tǒng)的總體設計方案。
　　在電氣系統(tǒng)方面，設計了以ARM cortex-A8內(nèi)核作為硬件核心的電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，為美觀的交互界面及豐富的功能的處理提供了良好的硬件支持，提高了對用

3、戶輸入的響應速度；采用三維搖桿、高分辨率液晶觸摸屏作為用戶輸入，提高用戶的交互體驗。在機械結(jié)構(gòu)方面，結(jié)合人機工程學標準，設計了適宜單手手持的示教盒殼體，提高了用戶在操作時的靈活性；結(jié)合用戶交互習慣和電氣系統(tǒng)接線方式，合理布置了示教盒內(nèi)部各電氣組件，使殼體機械結(jié)構(gòu)為電氣系統(tǒng)提供了良好的支撐和保護。
　　在軟件方面，采用模型-視圖-控制器（MVC）軟件設計模式：利用Qt-quick開發(fā)觸摸屏交互界面視圖，并遵照簡易性、安全性、人性化等

4、設計原則，提高界面的友好性；在控制器中利用 Arduino庫簡化硬件監(jiān)測等來實現(xiàn)對用戶輸入的響應定義；在模型功能上基于 ROS庫和X11庫實現(xiàn)了手動控制-示教-再現(xiàn)、高級編程、校準、用戶坐標系建立、機器人狀態(tài)實時顯示、工作空間限制、系統(tǒng)狀態(tài)指示、用戶管理、系統(tǒng)控制等功能，并實現(xiàn)與服務器的數(shù)據(jù)互通。
　　最后，結(jié)合示教盒搭建了基于ROS的半實物仿真訓練平臺，為用戶的示教盒操作訓練提供了模擬環(huán)境。完成了基于不同構(gòu)型的機器人本體的示教盒