本科论文液下搅拌机器人的设计

本科论文液下搅拌机器人的设计内容摘要：

构建客户区内的各个功能模块。 （ 2） CPMACView 类 本 科 毕 业 论 文 北京机械工业学院 17 该类是应用程序自动创建的视图类，负责管理所有 与视图有关的工作，包括图形的绘制、放大与缩小、清屏，以及图形仿真等。 （ 3） CJog 类 该类从 CformView 中派生，负责系统的手动控制模块，也是系统与PMAC 通讯的重要的模块之一。 通过该模块用户可以实现 X 轴或者 C 轴的正转、反转、回零等操作。 为了方便，在该类中设置了 NC ON 和 NC OFF两个开关，由他们来开启或关闭系统与 PMAC 的通讯。 NC ON 开关负责与 PMAC 建立通讯联系，下载相应的变量设置程序和 PLC 程序，开启控制面板。 NC OFF 开关正好相反，负责关闭相应的 PLC 程序，关闭控制面板。 在该类中，设 置了一个多媒体计时器，每隔 10 毫秒从 PMAC 中读取需要采集的多种数据，并且进行相应的处理和转换后赋给相应的变量。 （ 4） CXCPos 类 该类从 CformView 中派生，主要负责实时动态的显示 X轴和 C轴的位置。 在系统启动之后，该类读取通过 Cjog 类的多媒体计时器从 PMAC中采集回来的数据，并进行相应的处理，实时显示在软件界面上。 通过该模块，用户可以实时的了解到当前各轴的进给位置。 （ 5） CFNN 类 该类是根据模糊神经网路的结构和学习训练算法，利用 C＋＋写的类，无基类，用于构建模糊神经网络模块，是系统控制算法的 主要类之一。 囊括了模糊神经网路的初始化、模糊化、学习训练，仿真输出的多种功能。 （ 6） CFNNTain 类 该类从 CDialog 中派生，负责系统模糊神经网络的数据采集、网路训练等工作。 通过该类，软件系统利用模糊神经网路将实际控制训练好，并将结果保存好。 （ 7） CcontrolPanel 类 该类从 CformView 中派生，是辅助模块之一，主要包括数据处理、图形显示、系统设置等多种操作。 通过该类，实现了将系统通常用的功能放置与人机界面上，极大的方便了用户 快速进行各种操作。 本 科 毕 业 论 文 北京机械工业学院 18 （ 8） CLoadSCB 类 该类从 Cdialog 类中派生，用于处理各种升程表参数，包括升程表的创建、转化、存储、错误检查等。 用户可以直接在该类中输入车体升程数据，也可以先创建生成表的文本文件，再在该类中加载，设定后系统将自动把所有的数据转换成统一的格式保存到文件（ *.lft）中 （ 9） CcamArg 类 该类从 Cdialog 类中派生，用于处理各种参数，设定后系统将所有数据转换成统一的格式保存到文件 (*.cam)中。 （ 10） Ccamshaft 类 该类从 Cdialog 类中派生，用于构建整个凸轮轴的尺寸参数，包括凸轮个数、 （ 11） CCAMID 类 该类 从 CDialog 类中派生，负责加工文件的数据处理。 主要的数据计算、转化等工作都在该类中进行，并得到最后用于凸轮轴加工的加工数据文件（ *.sc）。 （ 12） CmanuInfo 类 该类从 CFormView 类中派生，负责实际运动控制模块，主要包括查找运动控制代码、路径规划 的选择 方式 以及 搅拌机器人运动 控制等，也是系统与 PMAC 通讯的重要模块之一。 PMAC 通讯驱动函数库 为了方便 PMAC 与上层应用程序之间进行通讯， Delta Tau 公司提供了 Pm32 通讯驱动程序作为上层应用程序与 PMAC 之间的通 讯桥梁。 Pm32 是一个非常有效的开发工具，几乎囊括了所有 PMAC 的通讯方法，并且与 VC＋＋等开发软件有很好的兼容性。 它由 、 三个文件组成，包含了 250 多个函数。 本论文中主要用到以下几个 Pm32 函数，简要介绍如下： （ 1） BOOL OpenPmacDevice(DWORD dwDevice) 这个函数为应用程序使用 PMAC 打开了一个通道。 应用的前提是已本 科 毕 业 论 文 北京机械工业学院 19 经安装调试好动态链接库，并且 PMAC 已经在这个操作环境下注册完毕，能够有效的寻址。 其参数 dwDevice 为希望打开的设备号，一般为 0。 返回值为 TRUE 则表示连接成功。 （ 2） BOOL ClosePmacDevice(DWORD dwDevice) 当程序运行完毕，必须关闭所打开的通道，此函数就是实现了这个功能。 参数及返回值意义与打开通道函数 OpenPmacDevice（）相同，且必须与 OpenPmacDevice 配对使用。 （ 3） BOOL PmacConfigure(HWND hwnd, DWORD dwDevice) 该函数可以设置 PMAC 与上位机的通讯方式：总线通讯或者串行口通讯。 当第一次安装 PMAC 或者 PMAC 跳线地址发生改变的时候，必须调用该函数设置 PMAC 的通讯方式和总线地址（当选择总线通讯时）。 （ 4） void PmacSendCommandA(DWORD dwDevice, PCHAR mand) 该函数直接发送一条指令到指定的 PMAC，参数 mand为发送的命令字符串。 该函数并不从 PMAC中得到相应的发应。 （ 5） Void PmacSetVariableDouble(DWORD dwDevice,char ch,UINT num,double val) 通过该函数可以在程序中动态 的设定指定变量的值，其中参数 ch为 PMAC 中变量的类型（ P、 I、 Q、 M 等），参数 num 为参数号， val 为希望赋予的值。 （ 6） void PmacDownloadFile(DWORD dwDevice,char *fname) 该函数下载指定的文件到 PMAC 中，参数 fname 为指定文件的完全路径（包括文件名）。 可以下载的文件包括变量设置程序、 PMAC 运动程序以及 PLC 程序。 （ 7） int PmacGetResponseA(DWORD dwDevice,PCHAR response, UINT maxchar, PCHAR mand) 发送一个命令字符串（如“ 1j+”，“ Open Prog1”，“ M162”等）给 PMAC，并从缓冲区中得到 PMAC 的反应。 它能处理大多数与 PMAC 通讯的要求，并总是能保证命令字符串与反应字符串相匹配。 参数response 是指向存储 PMAC 反应代码的字符串缓冲区的指针； maxchar是可以传送的字符串的最大字符数； mand 是指向所传送字符串的指本 科 毕 业 论 文 北京机械工业学院 20 针。 如果函数执行成功，将返回所接受的字符数，包括握手字符。 控制系统软件应用： 控制系统软件流程图 本控制系统软件实在 Windows2020 平台上利用 Visual C++ 开发的单文档 (SDI)MFC 应用程序， 可以再 WIN95/98/NT/2k/XP 等平台上运行，建议在 1024*768 分辨率下运行该程序。 该程序具有通用的Windows 应用程序风格，使用方便，操作简单。 图 33 所示 系统工作流程图。 图 3－ 4 所示为控制系统软件的手动控制模块流程图，该模块是搅拌机器人控制系统所不可缺少的一部分，该模块可以进行相关数据的设置设计，控制两个电机的速度，从而控制搅拌机器人两轮在 X 轴、 Y轴的方向 的运动。 手动控制也可以实现机器人运动的停止，当搅拌机器人遇到故障或想停止当前运动时启动停止按钮，运动程序终止。 此外该模块还具有复位清零的功如图 3－ 5 所示。 本 科 毕 业 论 文 北京机械工业学院 21 启动系统进入系统界面进入系统界面 启动机器人控制系统参数、下载，系统回零手动控制 路径规划控制运动停止运动停止进入系统界面关闭控制系统清除 程序及相关参数运动停止 图 33 系统工作流程图。 本 科 毕 业 论 文 北京机械工业学院 22 手动控制轴正向运动轴正向运动轴反向运动轴反向运动手动停止运动清零复位相关数据设定取消暂停运动结束 运动停止系统设置卡设置 图 34 手动调试 本 科 毕 业 论 文 北京机械工业学院 23 系统设置卡设置运动停止运动结束暂停取消相关数据设定备用开关快速清零系统清零轴清零轴清零手动控制 图 35 手动复位 本 科 毕 业 论 文 北京机械工业学院 24 系统启动与配置 图 3－ 6 是液下搅拌机器人控制系统软件的启动界面，在任何时候用户都可以双击“ PMAC 卡控制系统 .exe”来启动该 系统。 图 3－ 6 控制系统启动界面 系统在运行过程中又是需要得到 PMAC自带软件包 PEWIN32和 PMACPlot的支持。 如果在每次启动的时系统无法从注册表中找到这些软件包的位置信息，用户可以通过软件“系统”菜单下的“ PMAC 软件配置”选项在第一次运行系统的时候进行配置，如图 3－ 7所示。 一旦正确配置成功，系统将相应的信息写入到 Windows 操作系统的注册表中。 该配置只需一次配置，以后启动的时候系统就会自动查找。 本 科 毕 业 论 文 北京机械工业学院 25 图 3－ 7 控制系统 PMAC 软件配置对话框 上位机软件正常启动以后，单击 手动控制区的“ NC ON”按钮，系统与 PMAC 建立通讯，下载必须的 PMAC 变量定义和 PLC 程序到 PMAC 中，并且完成系统的初始化工作，包括系统回零、 PLC 程序启动等，如图 3－ 8 所示。 同时，在运动结束以后要退出系统之前，必须单击“ NC OFF”按钮，关闭系统与 PMAC 的通讯，清除运行的 PLC 程序，并将停止各轴的运动工作，如图 3－ 9 所示，如果没有关闭 NC 系统就退出系统，则系统拒绝执行该命令。 3－ 8 控制系统启动图 本 科 毕 业 论 文 北京机械工业学院 26 3－ 9 控制系统关闭图 信息检测 对于本课题中的机器人小车，其工作 环境时圆形储浆罐，储浆罐的边界可以通过传感器探测边界得到，因此可异把他的环境分类为结构化环境，并且环境是静态的。 小车行走的目的就是为了把液体的浓度搅拌均匀，避免沉淀物的形成，因此这就要求小车在整个储浆罐的的行走并且效率尽可能高，诡计要求有一定的规划，所以它的性能指标应该是便利性和轨迹不重复性。 同时要求机器人小车在遇到障碍物时（罐壁）时，要求能够判断其存在并按一定要求绕过它，利用机器人小车自身的传动检测机构和视觉信息，描绘环境特征（主要是圆形罐壁），并以此为基础对作业环境进行规划。 根据前一章节中所确定的路径方 案，确定行走路线： 本 科 毕 业 论 文 北京机械工业学院 27 图 3－ 3 行走路线 即从图所示的最外圈红色箭头处开始行走，走到绿色箭头处在转弯，转弯后里面的半径最外圈的小一米，继续先按绿色方向行走，如此循环。 液下搅拌机器人行走情况 分析 （ 1）：小车沿轨道内偏： 图 3－ 4 轨道内偏 本 科 毕 业 论 文 北京机械工业学院 28 假设当小车并没有沿图示的绿色轨道行走，而是按着图中红色的箭头方向走的时候，表明机器人小车行走过程中发生误差（这个偏离误差 也可以按照车上安装的超声波发射探头检测到的里墙壁的距离来判断，假如误差大于 ,则必须对小车转速进行调整），表现为向内偏离轨道，则必须进行调整。 超声波接收装置 图 3－ 5 调整内偏 按照车辆运动学原理，则应该加大车辆内轮转速，使它按照图 3－ 5 所示返回到既定轨道继续前进。 （ 2）：小车轨道外偏： 同样道理，假设当小车并没有沿图示的绿色轨道行走，而是按着图中红色的箭头方向走的时候，表明机器人小车行走过程中发生误差（这个偏离误差也可以按照车上安装的超声波发射探 头检测到的里墙壁的距离。