摘要
伴随着工业机械臂在中小加工制造企业的投入和使用，机械臂可以出色的完成重复任务，显著地提升了工厂传统加工作业自动化水平，缩短了产品加工周期，有效地提高了工厂生产率及降低生产成本。因而，随着工业机械臂应用多样化的发展，苛刻的生产工况对机器人的体积、灵活度等方面提出了更高的要求。工业机械臂控制系统正朝着开放性、模块化的方向发展，设计适应多种环境、性价比高，满足中小加工工厂需求的机械臂运动控制系统势在必行。本文的主要目的为通过建立的分层结构的机械臂控制系统软硬件平台，实现对工业机械臂的控制。
关键词：工业机械臂；自动化；控制系统
目录
TOC\o1-3\h\z\u23460第一章绪论 1
109081.1研究背景 1
102711.2研究意义 1
21636第二章控制系统总体设计方案 3
296892.1总体设计方案概述 3
116102.2控制系统方案分析 3
268572.2.1处理器选型 3
128832.2.2系统架构分析 4
21132.2.3整体驱动控制系统方案分析 5
155252.3机械臂的整体控制流程 5
22239第三章系统硬件模块设计 7
51643.1机器人控制器硬件设计 7
250273.2机器人控制器各个模块设计 8
113213.3机器人运动伺服系统 13
10269第四章机器人控制器软件设计 15
9734.1控制器软件设计 15
79594.2重要子程序设计 15
114794.3上位机系统设计 19
25770第五章控制系统联合调试与分析 20
230825.1机械臂控制系统调试 20
87535.1.1机械臂本体及控制系统调试 20
46695.1.2机械臂伺服系统配置 20
257635.2机械臂手动运行调试 21
217645.3机械臂自动运行调试 21
8091第六章结论 24
13653参考文献 25
31125致谢 26
绪论
1.1研究背景
工业机器人机械臂的使用，拥有广泛的应用领域，这促使终端用户在未开发设计以前就可以使用这一技术，并交付使用，相对应地，机器人的运动方式将变得越发繁杂，而且针对反应性，对机器人的适应力明确提出了更好的规定。我们可以合理地应用相对应的实行对策，进一步提高机器人运动的操作灵活性，数据统计人们协作的历程中，机器人可以优异地进行重复任务，运用生产制造自动化技术，进一步提高工厂的劳动效率，节省很多成本[1]。为了进一步加强和普遍使用工业生产运营商，包含新发布的合作机器人，需要简化机器人程序编写，便于非权威专家客户可以解决此项活动。工业机器人的应用领域更加广泛，严苛的工作环境对机器人的体型和操作灵活性提到了更好的规定。因而，工业机器人正向着微型化、智能化、柔性化的方向发展[2]。
因为其特有的设计结构，机械臂可以在很多方面获得广泛宣传和运用。根据带上不同的终端电动执行器，它可以进行对应的任务，例如层叠、制作和激光切割。当代机械结构，如堆垛机器人、焊接机器人和自动化技术工业设备，通常需要快速、高精密的控制。传统式的手工制作，不但效率低，并且任务达成率低，作为代替，运用工业机械臂代替人力进行所需任务，提升加工厂生产制造、生产加工自动化技术水准，因而有着广泛的使用环境。次之，工业机械臂具备与众不同的优点：第一，它不损害性命，可以作为非性命媒介，在高温、有害、氧气不足等极端的条件下，替代人力操作，合理维护精力员工的人身安全；二是可重用性，工业机器人作为一种独特机器设备，在用心维护和保养的同时，可以多次重复使用，进而激发其效率；第三，人工智能技术特性，工业机器人可以依据施工现场的具体情况，可以单独进行数据采集、解决、传送反馈，分辨和识别工作环境，达到目的[3]。
1.2研究意义
我国工业机器人的发展起步比较晚，自20世纪90时代至今，我国工业机器人的产销量一直维持在年平均20%以上的增速，我国宣布将工业机器人列入高新科技方案，大力推广工业机器人。现阶段，中国工业机器人产业链的发展显著滞后于殴美等发达国家。《中国制造2025》明确将机器人视作加工制造业的重要提升行业[4]。一方面，国际品牌的机器人从价钱和售后服务上，早已无法满足中国市场对机器人的要求，伴随着自动化的迅速发展，中国早已成为了世界自动化设备的消费国家；另一方面，中国的机器人产业链需要有自身的关键技术，才可以在机器人技术的发展中站住脚。总的来说，对机械臂运动控制系统的分析有着关键意义[5]。
本课题研究是为大中小型生产加工企业设计的机械手臂运动控制系统。根据创建敞开式构造的工业机械臂运动控制系统的硬件