Page 31 - 工业机器人控制技术研究

第一章 工业机器人的发展

（三）搬运机器人控制系统软件设计与实现
对于搬运机器人控制系统软件而言，其很大程度上决定着机器人的整体控制。
软件系统主要包括物体探测子程序、主程序以及抓取子程序等，在程序的编写过

程中，需要符合标准结构文本语言，由此才能发挥其应有的作用。此外，嵌入式
软件 PLC 可以进行多个任务的划分，其经扫描所得到的数据量也比较大，为了
有效保证程序的运行效率，需要将物体探测子程序作为任务执行，而其他的子程
序或是主程序都作为另一个任务进行运行。例如，在搬运机器人初步执行了硬件

初始化后，其手臂将会上升到待抓取位置，有效地采集手指的压力传感器信号，
并将之作为测量的参考值。之后便可以进入探测子程序。同时由于激光雷达的安
装位置较为特殊，其测量范围往往会被限制，因而所截取的有效探测数据往往为
20° ~170°。进行相应的计算也能判定物体为待抓取的目标物体。由此可见，

在探测到物体的位置之后，也需要进行其他参数的设置，帮助调整机器人手臂的
方向，同时使物体位于手臂的正前方。此后则需要调整机器人与物体之间的距离，
将机械手放于物体正上方。此时便可以进行抓取，同时其压力变也可以测的压力，
反映出是否抓牢。最后搬运机器人抓取物体并升起手臂，将物体放置于指定地点

放下。

四、码垛机器人

码垛机器人（见图1-4）从20世纪70年代被研发出来后，就不断地被学者研究、

创新和发展。码垛机器人的创新主要分为四点：机械结构的创新、运动规划的创
新、运动控制的创新与机器人编程方法的创新。
机械结构的创新主要分为码垛机器人结构优化与末端执行机构的创新。传统
的工业机器人的本体未进行结构优化，虽然能满足强度与稳定性使用要求，但存

在质量偏大、能耗增大、负载能力小等问题。传统末端执行机构也存在着识别能
力差、抓取稳定性差、抓取种类单一、适应性差等问题，传统的机器人本体与末
端执行机构已经不能满足现在低能耗、高精度、高稳定性、高适应性的生产要求。
运动规划可分为路径规划、轨迹规划、避障问题等三个方面，单个机器人运动规

划和多机器人协同两个类别。传统的运动规划方法在机器人自由度较大时，计算
量与计算时间会呈指数式增长，在复杂环境与多机器人协同运动规划两方面存在
严重不足，动态运动规划能力较差。码垛机器人的运动控制可分为机器人位姿与

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