第六章总结与展望
近年来，码垛机器人以其结构简单、占地面积少、实用性强等诸多优点在医药、包装、水泥、化肥、造酒等很多领域被广泛应用。特别是最近几年，随着工业自动化技术的日趋成熟，市场对码垛机器人的需求也不断增长。本文依托目前国内外码垛机器人的研究成果以及其他研究人员对机器人机械结构的设计，本着低成本、高效率、重实用的设计目标，完成了码垛机器人控制系统的设计任务。本文的主要成果及创新点如下: 1.通过分析码垛机器人的机械结构，运用几何分析的方法得出了机器人末端执行机构与驱动机构的运动学关系，提出了机器人吊臂连杆的优化方案，并据此应用图解法计算出了码垛机器人的工作空间。 2.对比分析了工业机器人轨迹规划常用的方法，并针对本课题提出了两种可行的轨迹规划方案，即“4-3-4"三段轨迹法与五次多项式插值结合的轨迹规划方法和基于三次样条曲线的轨迹规划方法。其中，"4-3-4"三段轨迹法与五次多项式插值结合的轨迹规划方法实现了机器人在起止点的速度、加速度为零以及在中间路径点的速度、加速度连续，保证了机器人工作的效率;基于三次样条曲线的轨迹规划方法实现了机器人的柔性加减速控制，提高了机器人运行的平稳性。鉴于课题中所选控制器的性能，最终选用了基于三次样条曲线的轨迹规划方法对码垛机器人进行位置控制。 3.设计出了码垛机器人的具体控制方案，并根据机器人实际工作需求选取了控制系统的各种硬件设备。绘制了控制系统的控制器接线图、伺服电机驱动器接线图以及通讯接口接线图。 4.绘制了控制系统软件的组成架构图，完成了可编程控制器的程序设计以及人机界面的设计。 由于设计水平和时间有限，尽管本文中所设计的码垛机器人控制系统可以满足生产现场的工作要求，但仍然存在很多不足，整个控制系统在如下几个方面还有待改进: 1.对系统的可靠性需要进一步研究，例如在控制系统中需要添加故障检测模块，将系统可能产生的故障进行详细的分类，并据此自动分析出解决的方案。 2.可编程控制器发出脉冲的频率不能按照设计者意愿任意调节，使得文中提出的轨迹规划方案不能很好地执行。在后续的工作中，可以通过选用更高性能的控制器，实现码垛机器人完整的路径、速度、加速度规划。 3.由于条件所限，软件设计部分只是在实验室进行了离线模拟，并没有实现联机现场调试。如果条件允许，应该结合现场设备对整个控制程序进行调试，以便进一步完善程序。