虚拟仪器技术的六轴机械手机械寿命测试系统设计
虚拟仪器技术的六轴机械手机械寿命测试系统设计[20200121205437]
摘 要
近年来，随着微电子技术、计算机网络和数字通信技术、现场总线技术和人工智能技术等大量的新技术被运用到测试产品机械性能的检测系统中，使得机械检测系统向性能高、功能多、精度高、可靠性高、自动化程度高的智能机械手方向发展。机械手可以精确地匀速地完成大量的重复动作，相比于人工操作，效率更高。机械手要求通过编程以及不断的调试，做出精确而快速的操作。
本课题基于虚拟仪器技术设计六轴机械手机械寿命测试系统，用LabVIEW软件平台控制机械手，做出精确而快速的操作，不断地对产品的音频接口进行插拔，测试产品的机械寿命。基于PC的软件平台LabVIEW通过网线接口与机械手进行通信，控制机械手的动作。熟悉机械手的动作原理，在调试时确定好各方面的机械手动作参数，使机械手在真正的工作中动作快速有效。本课题主要研究内容包括以下几个部分：(1)研究了机械手控制的具体方法，了解机械手的构成(2)通过LabVIEW结合机械手提供的底层API VI编写机械手控制程序(3)运用Mscomm编写了机械手远程控制程序。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:虚拟仪器LabVIEWMScomm六轴机械手机械寿命
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 机械手技术的研究现状 1
1.3 基于虚拟仪器技术的六轴机械手的应用前景 2
第二章 虚拟仪器技术及LabVIEW概述 4
2.1虚拟仪器的概念 4
2.2虚拟仪器的构成、特点及应用 4
2.3虚拟仪器的发展方向 5
2.4 LabVIEW软件 5
2.4.1 LabVIEW介绍 5
2.4.2 LabVIEW 串口开发模块 5
第三章 DENSO六轴机械手 7
3.1机械手坐标系种类 7
3.1.1六轴机械手基准坐标系 7
3.1.2六轴机械手工件坐标系 7
3.1.3六轴机械手工具坐标系 8
3.2在六轴机械手上使用的位置数据 9
3.3有关六轴的形态 10
3.4对位置变量的教导方法 11
3.4.1教导机械手的位置 (P1) 11
3.4.2将教导的值保存在［变量名P1］中 11
第四章 系统软件设计与功能实现 14
4.1基于虚拟仪器的六轴机械手机械寿命系统设计 14
4.1.1基于虚拟仪器技术的六轴机械手机械寿命系统的流程图 14
4.1.2基于虚拟仪器技术的六轴机械手机械寿命系统的人机界面设计 14
4.2自动运行模式 21
4.3远程运行模式 30
第五章 结论与展望 34
5.1结论 34
5.2展望 34
参考文献 35
致谢 36
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
近年来，随着微电子技术、计算机网络和数字通信技术、现场总线技术和人工智能技术等大量的新技术被运用到测试产品机械性能的检测系统中，使得机械检测系统向性能高、功能多、精度高、可靠性高、自动化程度高的智能机械手方向发展。机械手可以精确地匀速地完成大量的重复动作，相比于人工操作，效率更高。机械手要求通过编程以及不断的调试，做出精确而快速的操作。
机械手是在现代工业生产中使用的一种有移动和抓取工件功能的电气自动化装置，它是在自动化、机械化生产过程中发展起来的。我国进入21世纪以来，随着微电子技术尤其是电子计算机在工业生产中的广泛应用，机器人得以在高科技领域迅速发展，这也就直接地促进了机械手的发展，机械手在机械化和自动化方面得到了更好的结合。机械手可以完成各种高强度、高危险、高难度的工作任务，让人类从繁琐的工作中解脱出来。机械手在现代工业中得到了越来越多的应用，机械手可组装各种机械零部件，装卸、搬运加工件，自动化数控机床、组合机床上得到了更普遍的使用。如今机械手已成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中的重要组成部分。机床设备和机械手机床设备构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，节省了庞大的工件输送装置，结构紧凑，适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统可以很快作出相应改变，这样能更好地适应市场的需要。目前我国的工业机器人技术以及工程应用的水平相比于国外还有不少差距，产业化水平和应用规模低，机械手的进步肯定能带动我国自动化生产水平的提高，从技术上、经济上、工业国情上考虑都是十分必要的。进行机械手控制和研究的设计是非常有意义的。
1.2 机械手技术的研究现状
机械手是一种模仿人手和臂以按固定程序搬运、抓取物件或操作工具的自动操作装置。机械手作为工业机器人最早出现的形式可代替人所需繁琐复杂承重的劳动以实现生产的自动化和机械化，可以在复杂多变的环境下代替人为的操作，安全性可以得到保障，高效率的机械手在精度和速度方面要远远强于人类，所以机械手在电子、冶金、机械制造、轻工和原子能等部门得到广泛的应用。
如今的科技发展日新月异,机械手的耐力度与灵活度大大优于人为操作，换言之机械手能迅速精确地完成相应的操作不会感觉到疲劳，并一直以这个速度和精度运行。
机械手的种类大致可分为气动式、液压式、机械式、电动式。我们可以通过相应的程序来使机械手完成相应的操作，构造和性能上集成了机械手机器和人的优点。
机械手的发展得益于古代的机器人的发展，二十世纪中期开始了现代机械手的研究，第一台数字电子计算机在问世，计算机得到了市场欢迎并且得以迅猛发展。同时自动化技术也因大批量生产需求得到相应的发展，计算机及自动化技术的发展为机械手的发展奠定了良好的发展基础。另一方面，核能技术的研究具有放射性的危害，必须有相应的人为代替品。在这一背景下，机械手应运而生，美国于1947年开发了遥控机械手，1948年又开发了机械式的主从机械手。
机械手的发展首先从美国开始的，第一台机械手与1958年出生在美国联合控制公司。机械手的结构为机体上有一个回转臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，示教形的控制系统。随着自动化和机械手技术的迅速发展,农业机械迎来了智能化和高度自动化时期，机械手机器人可以提高产品品质和劳动生产率,解决劳动力不足等问题。
机械手一般作为机床或其他机器的附加装置，如在自动生产线自动机床或上传递和装卸工件。机械手可以提高生产效率、提高产品品质、减省人工数量、增强安全防护性能、降低生产成本、提升工厂形象。
多自由度机械手具有运动惯性小、通用性强、动作灵活等优点，可以完成各种复杂的生产操作动作。随着近年来工业生产的进步，对多自由度手臂的精度、灵活性及作业空间等有着越来越高的要求。
1.3 基于虚拟仪器技术的六轴机械手的应用前景
在现代工业生产行业中，传统的生产方式和操作方法不断被先进的技术所代替。现代工业的高精度要求，更加促进了机器人产业的发展，现在已经具有无人化车间，自动生产线等。
上世纪九十年代以来，工业机器人性能不断向着高可靠性、高精度、高速度的方向发展，同时表现在以下方面：
1．机械手的机械结构向着可重构化和模块化的方向发展。关节模块中的减速机、检测系统、伺服电机三位一体。模块化装配机器人已经在国外问市。
2．基于PC机工业机器人控制系统向着开放型控制器方向发展，便于网络化、标准化。采用模块化结构，机器人速度快、精度高，且大大系统的易操作性、可靠性和可维修性得到了很大的提升。
3．传感器在机器人的构成中越发凸显出他的作用。一般的机器人采用传统的速度、加速度、位置等传感器，但是一些焊接机器人、装配还应用了力觉和视觉等传感器；遥控机器人采用视觉、力觉、触觉、声觉等多传感器的融合技术来进行决策控制及环境建模。
4．如今遥控机器人发展不能一味追求全自治系统，应该致力于人机交互控制，也就是我们所说的局部自主系统加遥控来构成完整的监视遥控系统，那智能机器人也就可以从实验室走向大众，进入实用化阶段。著名的火星机器人 “索杰纳”就是采用这样的操作系统，这也是机器人发展过程中一个比较有名的案例。
摘 要
近年来，随着微电子技术、计算机网络和数字通信技术、现场总线技术和人工智能技术等大量的新技术被运用到测试产品机械性能的检测系统中，使得机械检测系统向性能高、功能多、精度高、可靠性高、自动化程度高的智能机械手方向发展。机械手可以精确地匀速地完成大量的重复动作，相比于人工操作，效率更高。机械手要求通过编程以及不断的调试，做出精确而快速的操作。
本课题基于虚拟仪器技术设计六轴机械手机械寿命测试系统，用LabVIEW软件平台控制机械手，做出精确而快速的操作，不断地对产品的音频接口进行插拔，测试产品的机械寿命。基于PC的软件平台LabVIEW通过网线接口与机械手进行通信，控制机械手的动作。熟悉机械手的动作原理，在调试时确定好各方面的机械手动作参数，使机械手在真正的工作中动作快速有效。本课题主要研究内容包括以下几个部分：(1)研究了机械手控制的具体方法，了解机械手的构成(2)通过LabVIEW结合机械手提供的底层API VI编写机械手控制程序(3)运用Mscomm编写了机械手远程控制程序。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:虚拟仪器LabVIEWMScomm六轴机械手机械寿命
目录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 机械手技术的研究现状 1
1.3 基于虚拟仪器技术的六轴机械手的应用前景 2
第二章 虚拟仪器技术及LabVIEW概述 4
2.1虚拟仪器的概念 4
2.2虚拟仪器的构成、特点及应用 4
2.3虚拟仪器的发展方向 5
2.4 LabVIEW软件 5
2.4.1 LabVIEW介绍 5
2.4.2 LabVIEW 串口开发模块 5
第三章 DENSO六轴机械手 7
3.1机械手坐标系种类 7
3.1.1六轴机械手基准坐标系 7
3.1.2六轴机械手工件坐标系 7
3.1.3六轴机械手工具坐标系 8
3.2在六轴机械手上使用的位置数据 9
3.3有关六轴的形态 10
3.4对位置变量的教导方法 11
3.4.1教导机械手的位置 (P1) 11
3.4.2将教导的值保存在［变量名P1］中 11
第四章 系统软件设计与功能实现 14
4.1基于虚拟仪器的六轴机械手机械寿命系统设计 14
4.1.1基于虚拟仪器技术的六轴机械手机械寿命系统的流程图 14
4.1.2基于虚拟仪器技术的六轴机械手机械寿命系统的人机界面设计 14
4.2自动运行模式 21
4.3远程运行模式 30
第五章 结论与展望 34
5.1结论 34
5.2展望 34
参考文献 35
致谢 36
第一章 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
近年来，随着微电子技术、计算机网络和数字通信技术、现场总线技术和人工智能技术等大量的新技术被运用到测试产品机械性能的检测系统中，使得机械检测系统向性能高、功能多、精度高、可靠性高、自动化程度高的智能机械手方向发展。机械手可以精确地匀速地完成大量的重复动作，相比于人工操作，效率更高。机械手要求通过编程以及不断的调试，做出精确而快速的操作。
机械手是在现代工业生产中使用的一种有移动和抓取工件功能的电气自动化装置，它是在自动化、机械化生产过程中发展起来的。我国进入21世纪以来，随着微电子技术尤其是电子计算机在工业生产中的广泛应用，机器人得以在高科技领域迅速发展，这也就直接地促进了机械手的发展，机械手在机械化和自动化方面得到了更好的结合。机械手可以完成各种高强度、高危险、高难度的工作任务，让人类从繁琐的工作中解脱出来。机械手在现代工业中得到了越来越多的应用，机械手可组装各种机械零部件，装卸、搬运加工件，自动化数控机床、组合机床上得到了更普遍的使用。如今机械手已成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中的重要组成部分。机床设备和机械手机床设备构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，节省了庞大的工件输送装置，结构紧凑，适应性很强。当工件变更时，柔性生产系统可以很快作出相应改变，这样能更好地适应市场的需要。目前我国的工业机器人技术以及工程应用的水平相比于国外还有不少差距，产业化水平和应用规模低，机械手的进步肯定能带动我国自动化生产水平的提高，从技术上、经济上、工业国情上考虑都是十分必要的。进行机械手控制和研究的设计是非常有意义的。
1.2 机械手技术的研究现状
机械手是一种模仿人手和臂以按固定程序搬运、抓取物件或操作工具的自动操作装置。机械手作为工业机器人最早出现的形式可代替人所需繁琐复杂承重的劳动以实现生产的自动化和机械化，可以在复杂多变的环境下代替人为的操作，安全性可以得到保障，高效率的机械手在精度和速度方面要远远强于人类，所以机械手在电子、冶金、机械制造、轻工和原子能等部门得到广泛的应用。
如今的科技发展日新月异,机械手的耐力度与灵活度大大优于人为操作，换言之机械手能迅速精确地完成相应的操作不会感觉到疲劳，并一直以这个速度和精度运行。
机械手的种类大致可分为气动式、液压式、机械式、电动式。我们可以通过相应的程序来使机械手完成相应的操作，构造和性能上集成了机械手机器和人的优点。
机械手的发展得益于古代的机器人的发展，二十世纪中期开始了现代机械手的研究，第一台数字电子计算机在问世，计算机得到了市场欢迎并且得以迅猛发展。同时自动化技术也因大批量生产需求得到相应的发展，计算机及自动化技术的发展为机械手的发展奠定了良好的发展基础。另一方面，核能技术的研究具有放射性的危害，必须有相应的人为代替品。在这一背景下，机械手应运而生，美国于1947年开发了遥控机械手，1948年又开发了机械式的主从机械手。
机械手的发展首先从美国开始的，第一台机械手与1958年出生在美国联合控制公司。机械手的结构为机体上有一个回转臂，顶部装有电磁块的工件抓放机构，示教形的控制系统。随着自动化和机械手技术的迅速发展,农业机械迎来了智能化和高度自动化时期，机械手机器人可以提高产品品质和劳动生产率,解决劳动力不足等问题。
机械手一般作为机床或其他机器的附加装置，如在自动生产线自动机床或上传递和装卸工件。机械手可以提高生产效率、提高产品品质、减省人工数量、增强安全防护性能、降低生产成本、提升工厂形象。
多自由度机械手具有运动惯性小、通用性强、动作灵活等优点，可以完成各种复杂的生产操作动作。随着近年来工业生产的进步，对多自由度手臂的精度、灵活性及作业空间等有着越来越高的要求。
1.3 基于虚拟仪器技术的六轴机械手的应用前景
在现代工业生产行业中，传统的生产方式和操作方法不断被先进的技术所代替。现代工业的高精度要求，更加促进了机器人产业的发展，现在已经具有无人化车间，自动生产线等。
上世纪九十年代以来，工业机器人性能不断向着高可靠性、高精度、高速度的方向发展，同时表现在以下方面：
1．机械手的机械结构向着可重构化和模块化的方向发展。关节模块中的减速机、检测系统、伺服电机三位一体。模块化装配机器人已经在国外问市。
2．基于PC机工业机器人控制系统向着开放型控制器方向发展，便于网络化、标准化。采用模块化结构，机器人速度快、精度高，且大大系统的易操作性、可靠性和可维修性得到了很大的提升。
3．传感器在机器人的构成中越发凸显出他的作用。一般的机器人采用传统的速度、加速度、位置等传感器，但是一些焊接机器人、装配还应用了力觉和视觉等传感器；遥控机器人采用视觉、力觉、触觉、声觉等多传感器的融合技术来进行决策控制及环境建模。
4．如今遥控机器人发展不能一味追求全自治系统，应该致力于人机交互控制，也就是我们所说的局部自主系统加遥控来构成完整的监视遥控系统，那智能机器人也就可以从实验室走向大众，进入实用化阶段。著名的火星机器人 “索杰纳”就是采用这样的操作系统，这也是机器人发展过程中一个比较有名的案例。
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