基于慧鱼平台的颜色分拣机器人毕业设计论文.doc

本科生毕业论文（设计） 题 目：基于慧鱼平台的颜色分拣机器人 姓 名：系 别：机电工程系专 业：电气工程及其自动化年 级：2012级学 号：指导教师： 职称：助工/副教授2016年 4 月20日原创性声明任兹呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立完成的研究成果。除文中已经明确标明引用或参考的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。本人依法享有和承担由此论文而产生的权利和责任。声明人（签名）： 日期： 年 月 日基于慧鱼平台的颜色分拣机器人基于慧鱼平台的颜色分拣机器人摘要 随着工业时代的到来，机器人也日渐成为社会工业生产发展的重要研究方向。智能机器人是被成为第三代机器人，利用听觉、嗅觉、触觉、视觉等人类具备的功能来进行活动，因此智能机器人也被称为具有感觉要素、运动要素和思考要素的“活物”。本课题是以慧鱼创新设计模型作为搭建平台，设计出一款新型的智能机器人颜色分拣机器人。颜色分拣机器人是通过颜色传感器及机器人视角功能实现了对于不同颜色分辨，并利用机器人的机械结构和机器人控制软件ROBO PRO编写控制程序的完整组合对目标物进行分拣。关键词 智能机器人 颜色分辨 分拣IThe color sorting robot based on Fischertechnik platformAbstract With the arrival of the industrial age, the robot has increasingly become an important research direction in the field of industrial production and social development. Intelligent robot is known as the third generation of robots, using auditory, olfactory, tactile, visual human have the function to carry out the activities, so intelligent robot also known as with sensory element, thinking and movement factors are the living creatures. This paper fischertecnic model based on platform design a kind of intelligent robot, color sorting robot. Color sorting robot is through the function of color sensor and robot perspective realized for different color discrimination, and the mechanical structure of the robot and the robot control software PRO ROBO complete combination of the target sorting.Keywords intelligent robot ,Color discrimination ,sortingIV目录引言1第1章 概论21.1选题背景21.2慧鱼平台的简介21.3课题的现实意义31.4分拣机器人的结构31.5论文的主要内容3第2章 颜色分拣机器人的设计任务概述4第3章 介绍颜色分拣机器人的机械结构（执行系统）53.1机械构件53.2机械手臂63.2.1械手臂传动方式选择及优缺点63.2.2机械手臂结构73.3抓取器件83.3.1抓取器件的选择93.3.2真空吸盘的吸附原理及结构图9第4章 颜色分拣机器人的驱动装置104.1驱动方式的选择104.2传动方式的选择114.2.1气缸114.2.2气泵124.2.3电动和气动联动124.3电动机在模型中的运用12第5章 颜色分拣机器人控制系统145.1 ROBO TX控制器145.2机器人硬件部分的器件选择155.2.1数字量判断模块155.2.2 模拟量判断模块175.3控制系统的硬件连接185.4控制系统的软件编程设计部分195.4.1软件设计要求205.4.2控制系统流程图205.4.3 ROBO软件梯形图设计215.4.4颜色分拣机器人总程序图23第6章 颜色分拣机器人的拼接及调试256.1颜色分拣机器人的模型拼接256.2颜色分拣机器人的调试266.2.1调试前准备工作266.2.2程序调试266.2.3运行结果27结论28致谢语29参考文献30引言机器人是自动执行工作的机器装置。它可以接受人类智慧，可以搬运预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则行动。它的任务是协助或取代人类的工作，如生产业、建筑业或是危险环境的工作1。国际上对机器人的概念已经逐渐趋于一致，联合国对标准化组织采纳了美国机器人协会对机器人下的定义：“一种可编程和多功能的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可用计算机改变和可编程动作的专门系统2。”如今，机器人的应用面越来越宽，已经由工业应用到更多领域的非工业应用，如军事、医疗、服务和娱乐等方面，还有空间机器人、潜海机器人等、同时机器人的种类越来越多，像进入人体的微型机器人，可以小到像一个米粒大小。机器人智能化也得到加强，机器人会更加聪明，更加智能化。30第1章 概论1.1选题背景机器人在完成各种任务中，最为常见的是物件搬运。机器人搬运指的是机器人利用机械手段如机械手等将工件从原始地搬运到指定的位置。然而，在搬运过程中，由于种种原因，被搬运目标的位置并不固定，甚至目标是可能运动的，比如在流水线上运动着的工件。传统的劳动密集型工业中，工人用眼睛识别工件的具体位置，然后对工件进行搬运，处理，加工等操作。机器人与人类最大的区别就在于它没有人类发达的大脑和视觉系统，在完成的作业中大大受到局限。于是科学家就努力为机器人增加视觉能力，于是逐渐有了机器人视觉这一研究领域。机器人视觉系统的任务是利用视觉传感器摄取物体图像信息，再将图像送至信息处理单元，采用数字化处理，根据像素分布和亮度、颜色等信息，来进行尺寸、形状、颜色的识别，进行根据判别结果来控制机器人的动作3。本论文研究在基于慧鱼平台的基础上进行硬件的实施操作，利用机器人视觉这一技术，即颜色传感器对物块进行颜色的辨识，然后对其进行分拣，用ROBO PRO软件进行机器人的程序编写。1.2慧鱼平台的简介“慧鱼创意组合模板”是德国发明家阿图费舍儿发明的，由其英文名命名，简称“慧鱼”4。慧鱼组合模型是对各种工业机器人的模型，通过仿真来实现机器人的设计工作，能够模拟各种机械运动和机械设备的自动控制，具有较真实的功能。 慧鱼模型是利用“六面可拼接体”这种开放的零件，来构建或者模拟现实发挥你的创意，来完成机电一体化的工业设计为主的模型组建。它简单易上手，可以根据自己的创新思维，进行拼接，载入自己编织的程序，完成预想的功能。慧鱼以其浓厚的创意、简单和趣味在各高校中广受欢迎，有的高校已经开设了专门的机器人课程，教授理论知识，引导学生进行自主创新，进行模型拼接，真正实现理论与操作相结合，使学生在学习中感受创新带来的魅力，提高学生动手能力和专业知识面。1.3课题的现实意义机器人是整合了控制论，机构学，通信技术和智能技术的高级仿生物。颜色分拣机器人利用颜色传感器的色相识别功能，对物品的颜色进行采集和分析，使物体能够按设定的程序进行分类。分拣机器人的分拣是利用机械手臂和真空吸盘等对目标物进行拾取，取代传统的人工操作，实现了机械化和自动化，能在一些恶劣或者有害的环境下工作，保护人身安全。因此将颜色分拣系统应用到实际的工业生产中具有其可行性和较大的优势，也体现了现代机器人的智能化，也符合机器人的通用性和适应性的特点。 1.4分拣机器人的结构机器人的外形不仅限于人的形状，如自动化校车、工业流水线上的装配机械手、室内温控系统、烘手器、自动门都可以成为机器人。机器人通常是由检测装置、控制装置、驱动装置和执行系统四部分组成5。1.5论文的主要内容论文主要针对颜色分拣机器人功能和设计，根据它的现实意义进行整体方案确定，并进行硬件和软件的详细概述，完成拼接，最终实现调试。第1章机器人简介，应用平台介绍，课题现实意义。第2章介绍颜色分拣机器人设计任务概述。第3章介绍颜色分拣机器人的机械结构（执行系统）。第4章介绍颜色分拣机器人的驱动装置。第5章是颜色分拣机器人控制系统。第6章是颜色分拣机器人的模块拼接以及调试的结果。第2章 颜色分拣机器人的设计任务概述本课题所研究的颜色分拣机器人系统是一种机电一体化的系统。机电一体化具有智能化、模块化、绿色化、网络化和微型化等主要特点。智能化是集成人工智能、计算机学、高等数学、动力学等为一体；模块化是使控制单元具有人工视觉、影像处理、物体识别等功能；绿色化是以最小成本最低危害使机械产品具有最高产能；网络化是指利用当代的计算机技术，使机械产品具有可编程可控以及人机互动；微型化是指将机械产物体积小、能耗低、运转灵活，减少成本提高其工业产值。传感部分，机械部分和控制部分是组成机电一体化系统的主要构造部分。其中将其细化下去可分为控制系统、检测装置、驱动装置和执行系统，这是所有可编程化智能机器人的主要组成6。本课题的颜色分拣机器人的设计就是依照这一原则理论进行搭建的。它系统组成如图1-1所示。控制系统 ROBO TX控制器检测装置执行部分驱动装置颜色传感器光传感器电磁阀气泵、气缸机械手臂真空吸盘 图1-1 颜色分拣机器人的系统组成第3章 介绍颜色分拣机器人的机械结构（执行系统）机器人的设计都是为了满足某种热定的功能要求，这些功能要求往往是通过机械结构的动作来实现的，因此，机械结构的运动设计在机器人设计方案中占有重要地位，使机器人的基础。机械结构研究力对静止和移动对象的左右，机械结构设计静力学、动力学及热动力学等。机器人的各种运动涉及动能，如轴承的转动、来回动作或此轮传动。3.1机械构件 执行器是自动化技术工具中接受控制信息并对受控对象施加控制作用的装置，执行系统由一个或多个零件组成，将控制信号转换成相应动作，是机器人完成预定功能的重要组成部分7。颜色分拣机器人的机械结构是由多个机械构件组合而成，两个构件之间能够产生运动，用到的构件类型有连杆机构、齿轮机构和蜗轮蜗杆。它们的图示及特点如表3-1、表3-2和表3-3所示。 名称图示特点连杆机构连杆机构运动形式多样，可以实现转动、摆动、移动和平面或空间的复杂运动，可用于已知运动规律和已知轨迹的传动。表3-1 连杆机构名称图示特点齿轮机构齿轮机构可以用来传递空间任意两轴间的运动和动力，齿轮机构具有结构紧凑、传动平稳效率高和寿命长的有点，传递功率和适用速度范围大。表3-2 齿轮机构名称图示特点蜗轮蜗杆蜗轮蜗杆机构常用来传递两个交错轴之间的运动和动力。蜗轮与蜗杆在其中间平面内相当于齿轮与齿条，蜗轮与蜗杆形状相似。表3-3 蜗轮蜗杆 其他用到的机械元件主要有：连杆、链条、齿轮、轴、齿条、销、板、蜗轮蜗杆等如图3-4所示。 、图3-4 机械元件图3.2机械手臂机械手臂是机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。机械手臂通过接受得到的运动指令，根据任务要求，在目的地完成相应的动作。3.2.1械手臂传动方式选择及优缺点颜色分拣机器人抓取结构主要用的是机械手臂，用气压传动方式驱动。气动传动机械手主要优点是:介质用电方便，输出力小，气动反应快，成本低廉。气动传动机械手主要缺点是：容易受外界环境温度变化而影响，噪声较大，传动气压不稳定易影响正常工作。3.2.2机械手臂结构手臂由以下几部分组成:1.运动元件。如气缸、齿条、凸轮等是驱动手臂运动的部件。2.导向装置。相当于一个刚杆结构，承受由于外界重量变化而产生的一个力矩，使机械手臂稳定工作。3.手臂。起着连接和承受外力的作用。气管等传动载体安装在机械手臂上，还有一些机械构件如此轮、弹簧等。手臂伸缩结构：如图3-5所示，利用弹簧和连杆的组合，将电机的动能转化为机械能，使手臂前后移动。 图3-5手臂伸缩结构手臂升降机构：如图3-6所示，该部分采用气压传动装置，将电机传输的动能转化为机械能，使手臂上下移动。腰部回转机构组装：如图3-7所示，腰部回转通过电机减速箱蜗杆传动来实现的。 图3-6手臂升降结构 图3-7 腰部回转机 如图3-8所示为机械手臂的总体拼装图。3-8 机械手示意图3.3抓取器件执行部分也就是抓取器件是完成机器人作业的最终环节，它的选择至关重要，在某种程度上决定了一个机器人是否能完成任务的重要导向8。因此决定分拣机器人在机械结构上能否成功完成对目标物拾取的关键环节是对于抓取元件的挑选。颜色分拣机器人配合机械手臂完成抓取工作的元件主要有机械手爪和真空吸盘两种。3.3.1抓取器件的选择机械手爪和真空吸盘优缺点比较:机械人手爪具有灵活度与耐力度，也是较早较为成熟的一种抓取手段，但是其机械结构较为复杂，控制手段多且难度较高，而且在抓取物块同时由于其结构易损伤物块表面。真空吸盘一般是由橡胶材质制造而成，它具有很好的闹热性，能在高温条件下工作；由聚氨酯制成的吸盘则很耐用；而且真空吸盘吸附同时可以减少物体便面损伤。由于颜色分拣机器人分拣的目标物采用的是较轻盈且为圆形块状、表面光滑的物块，考虑其利弊以及颜色分拣机器人将采用的驱动器件是气动驱动，配合真空吸盘方便合理，所以用真空吸盘来作为抓取器件。3.3.2真空吸盘的吸附原理及结构图真空吸盘采用的是负压原理，将机械臂的抓取元件吸盘处变成负压来完成物块的吸附9。如图3-9所示，颜色分拣机器人的吸盘用气管与负压发生装置气泵相连接，电机启动后，电磁阀给气缸供气，气缸内的气体传输到气泵处，气泵将吸盘内的空气抽掉，使吸盘内变为真空状态，即如图P2所示。由基础物理得知，大气的压力在一定条件下是恒定的，此时吸盘内的气压远小于吸盘外的气压P1，构成了一种压力差，因此物块在外界大气压强的作用被吸盘吸附。我们可以根据控制负压发生装置气泵的工作状态，从而控制吸盘与物块间的吸附程度。 图3-9 吸盘的负压原理如上图3-8为机械手臂与真空吸盘的组合图，通过气管连接吸盘，拼接在机械手臂的末端组合而成的机械结构。第4章 颜色分拣机器人的驱动装置4.1驱动方式的选择机器人要完成各个机械模块的功能是需要有驱动装置的，它是机器人的运动中枢。驱动装置的选择决定了机器人运转的效率和预期指标的完成度。因此驱动装置要求其运转性能好，接受指令应答快，且应该符合环保要求，即耗材低、占用空间小、可控性强等。通常，智能机器人的驱动方式有以下几类：1.气压驱动一般是由电磁阀供气，气缸或者是气动马达作为驱动装置。气压驱动的主要优点是供气结构简单，安全清洁，成本低廉；缺点是精度较差，可控性较低。 2.液压驱动是用液体作为传动介质，利用液体压力作为动力源。液压驱动主要优点是单位体积小、重量轻、运动惯性小；缺点是制造精度要求较高，价格高昂。3.电气驱动是通过各种电动机如伺服电机、步进电机或电缸提供的动力或力矩进行驱动的。步进电机和伺服电机精度最高，电缸精度较低，它们可以提供较为稳定的运动精度，而且污染指数小，效率高，但是价格高昂，适合大型机电一体化设备或者是工厂供电检修方面10。 综合考虑各种驱动方式的优缺点，以及经济效益上，加之颜色分拣机器人进行分拣的物块较为小，要求的动力并不需要太大，根据机器人整体的设计要求，最终选择气压驱动进行驱动。 4.1.1电磁阀工作原理如图4-1所示，电磁阀的目的在于控制气缸中流动的气体，使气缸进行伸缩运动。电磁阀有3个连接点和两个开关位置，也成为两位三通阀。如图4-2所示，通电后，线圈产生磁场，下拉磁芯，阀门打开，气流从P通过A。未通过电时，弹簧向上推动磁芯，关闭阀门，A与R接通，将气缸中的气体排出。我们课题使用的这种电磁阀也被称为常闭两位三通电磁阀即：当线圈得电，电磁阀供气，线圈失电，电磁阀停止通气，这相当于“点动”。常开两位三通电磁阀与之相反。图4-1 电磁阀 图4-2 电磁阀原理 4.2传动方式的选择颜色分拣机器人采用的气压驱动，因此我们采用的传动方式为气压传动装置。气动传动装置主要有电磁阀、气缸、气泵以及一些气压传动导线。4.2.1气缸如图4-3所示，活塞杆与密封垫圈沿着气缸移动，再由弹簧产生的力将其返回初始位置，这种气缸称为“单作用气缸”。图4-3 单作用气缸气缸中的压缩空气越多，压力越大，有以下等式关系，即 （4-1） 式4-1中：为压强；为力；为力的作用面积。压强表示单位面积上的压力，单位为帕（），压强与力成正比，与面积成反比。4.2.2气泵气泵（压缩机）可以产生压强的压缩空气。如图4-4所示，压缩空气推动气缸中的活塞运动，为模型提供驱动力。如图4-5所示，气泵有两室，由一个隔膜隔开，凸轮机构带动活塞做往复运动，空气及力引起弹性隔膜变形，空气通过进/出口阀进出气缸。 图4-4 气泵 图4-5气泵原理示意图 4.2.3电动和气动联动如图4-6所示，气泵、电磁阀和气缸需要配合使用，才能实现气动控制。接通电源后，气泵开始工作，接触开关控制气阀通断，气阀控制气流的通断。按下开关后，气阀导通，气泵中压缩气体通过气阀进入气缸，活塞进行往复的直线运动，为模型提供动力。图4-6 电动和气动联动示意图4.3电动机在模型中的运用1. XS电动机：降低转动速度，输出旋转运动。使用方法如图4-7所示。图4-7 XS电动机使用方法 2.迷你电动机：降低转动速度，输出旋转运动。使用方法如图4-8所示。图4-8 迷你电动机使用方法3.XM电动机：输出旋转运动，直接驱动执行机构。使用方法如图4-9所示。图4-9 XM电动机使用方法第5章 颜色分拣机器人控制系统大脑是完成人体一切身体机能的核心关键，同样机器人也是如此。ROBO PRO是慧鱼平台机器人控制的核心软件，颜色分拣机器人采用的控制系统就是ROBO。机器人相当于一个计算机系统，同样应该有硬件和软件两部分。5.1 ROBO TX控制器ROBO TX控制器是颜色分拣机器人的核心，它的结构如图5-1所示。图5-1 ROBO TX控制器结构ROBO TX控制器接收来自传感器的信号，进行逻辑运算；同时将软件的指令传输给机器人，控制机器人的运动，具体功能见表5-1。表5-1 ROBO TX控制功能编号名称功能1USB 2.0接口连接计算机，附带USB连接线2左侧选择按钮设置显示屏菜单3电池接口，9V=IN连接充电电池4显示屏显示控制器状态，下载程序等信息5开关接通或断开开关6右侧选择按钮设置显示屏菜单7直流电插口，9V=IN连接电源8EXT 2扩展口可连接更多控制器9输出口M1M4可以连接4个电机，也可以连接8个灯泡或电磁铁10输入口C1C4快速计数端口，也可作为数字输入端口119V=OUT为颜色传感器、轨迹传感器、距离传感器提供9V直流工作电压12摄像头接口连接摄像头13通用输入口I1I8连接数字量传感器和模拟量传感器14EXT 1扩展口可连接更多控制器要使得ROBO TX控制器运行我们还需要为其安装ROBO TX控制器驱动，在此之前计算机已经安装了ROBO PRO软件。先接通ROBO TX控制器电源，使用USB数据线连接控制器与计算机，然后进入“设备管理器”界面，在“其他设备”中出现“ROBO TX Controller”，点击该文件，然后选用“更新软件驱动程序”命令，就可完成安装。5.2机器人硬件部分的器件选择5.2.1数字量判断模块颜色分拣机器人用到的该模块器件有微动开关和光敏晶体管。1.微动开关：用于控制电路通、断的电子器件。如图5-2所示。 图5-2 微动开关 图5-3 接触开关结构微动开关有1、2和3这三个导线接口，其中1与2为常闭接触，1与3为常开接触。如图5-3所示。微动开关左侧红色部分为触动按键，内置的复位弹簧使触动按键复位。微动开关接入ROBO TX控制器的通用输入端口I1I8，用作数字量信号。连接图如图5-4所示。 图5-4 连接接触开关2.光敏晶体管：光敏晶体管遇到光源照射后，正负极产生电子流，晶体管导通，如图5-5所示，红色端为正极。 图5-5 光敏晶体管晶体管正极接入ROBO TX控制器I1I8端口，用作数字量信号，负极与接地极连接。接入图如图5-6所示。图5-6 连接光敏晶体管5.2.2 模拟量判断模块颜色分拣机器人用到的该模块的器件主要有光敏传感器，颜色传感器。1.光敏传感器：光敏传感器是一种电阻值随外界光照而改变的电子元件，阻值随外界光照强度增大而变小；根据是否接受到足够的光线来划分0和1两种状态。如图5-7所示为光敏传感器。 图5-7 光敏传感器2. 颜色传感器：颜色传感器向目标物发射红色光，用于检测物体表面的颜色。传感器根据反射光线，计算反射表面的色度11。受光线、距离、表面粗糙程度等因素影响，颜色传感器检测同一种颜色得到的数值会有波动，颜色传感器有限距离为530mm。颜色传感器示意图如图5-8所示。 图5-8 颜色传感器 图5-9 颜色传感器效果图值得注意的是在控制器ROBO TX开启后，颜色传感器上的红色LED灯发出强光。为了保护眼睛，同时防止光散射出来，我们在模板上固定玩颜色传感器会给它加上一个灯罩，防止灯光对眼睛造成强光刺激的同时，也提高了传感器的色相采集，提高精确度。如图5-9所示为传感器固定后的效果。使用USB数据线连接ROBO TX控制器和计算机，接通ROBO TX控制器电源，打开开关。如图5-10所示，设置ROBO TX控制器的“Connection type”,将I1端口设置为“Analog 10V”(颜色传感器)。图5-10 设置颜色传感器5.3控制系统的硬件连接在拼接完模型后，将模型上所有电气元件的接线端正确连接至ROBO TX控制器上，接口板通电，并通过USB与计算机建立连接。它的原理图如下5-12所示。电源 计算机控制器 模型图5-12 连接原理图智能接口板ROBO TX与各电气元件的具体接线方式：1.光敏传感器的红色和绿色导线分别接在ROBO TX的I2和地端口；2.微动开关红色和绿色导线分别接在ROBO TX的I1和地端口；3.脉冲计数器红色和绿色导线分别接在ROBO TX的C1和地端口；4.颜色传感器的红色和绿色导线分别接在ROBO TX的I3和地端口，黑色导线接9V OUT输出；5.气泵红色导线接M2的03端口，绿色导线接C4的地端口； 6.迷你电机红色和绿色导线分别接在ROBO TX的M1 01和02端口；7.红外感受器红色和绿色导线分别接在ROBO TX的M3 06和地端口；8.电磁阀1红色导线接光感受器，绿色导线接ROBO TX的M3 O3端口；电磁阀2红色导线接红外感受器，绿色导线接ROBO TX的 M2 O4端口；9.用USB接线将ROBO TX控制器与电脑连接。 5.4控制系统的软件编程设计部分颜色分拣机器人是由硬件与软件两部分组成的，正如计算机一样，两样相辅相成，单单只有硬件部分，整个系统是无法运作的。因此在做完控制系统的硬件部分，还应该对颜色分拣机器人的各个部分进行软件设计，并编写相应的程序，使整个系统得以正常运转。颜色分拣机器人软件部分完成的主要任务是：光传感器检测有无颜色木块；气压传动装置可使吊臂绕轴上下运动；气泵把吸盘处变为负压；电机通过蜗轮蜗杆结构转动吊臂基座；颜色传感器进行颜色识别；机械手将不同的色块放入盒子中。颜色分拣机器人的控制系统中，控制系统的软件采用慧鱼平台专有的ROBO PRO控制软件，编程采用梯形图显示，操作简单明了。5.4.1软件设计要求按照机器人任务书要求，颜色分拣机器人要完成相应的动作指令：机械手向下抬手吸盘吸取颜色块机械臂向上抬手腰部回转机带动机械臂向右旋转到颜色传感器处停下，机械手向下抬手，颜色传感器采集识别颜色信息机械臂向上抬手腰部回转机带动机械臂向右旋转到达物块目标采集处机械臂停止转动，机械手向下抬手吸盘松开物块，放入物块目标采集处机械臂回到原点处。如此往复动作，直到物块全部分拣完毕，颜色分拣机器人复位回到原处，停止运动。5.4.2控制系统流程图 机器人在运转之前，控制软件ROBO检测机器人是否处于复位状态，即在初始位置，满足的话程序启动自动运行程序；不满足的话控制软件使机器人返回初始位置再启动自动运行程序。流程图具体如图5-13所示。结束自动运行程序开始回到原点程序满足原点条件 N Y 图5-13 控制系统流程图5.4.3 ROBO软件梯形图设计我们编制程序软件采用的是慧鱼平台专用的软件ROBO软件，可以使用软件表、梯形图、指令表等方式对程序进行编写。再通过编程电缆将计算机与ROBO TX控制器连接起来，将我们编写的程序写入到ROBO TX控制器中，从而实现对程序的操作运行。本课题在输写程序上使用的是梯形图进行编写，页面简单明了，易于对程序的了解。慧鱼编程基本模块简介：1.Output-输出模块 马达 灯泡 电磁铁2.Input-输入模块 磁敏感应器 光电传感器 按键开关 3.Wait for input-等待输入模块 1-0下降沿 0-1上升沿4.Counter Loop-循环计数模块 计数器用来记录电机运转的次数，预先在程序中设定一个目标运转次数，达到运转次数后，电机将停止运作。 5.Time Delay-延时模块 在程序中用来控制模块的延动作。6.Start-开始模块 每一个程序都应该有的Start功能。7.End-结束模块 流程结束，结束模块将停止程序的运转。 8.Subprogram I/O-子程序输入输出模块 该模块只有在编制子程序时候使用。9.variable-变量模块 变量值加1 变量值减1 赋值5.4.4颜色分拣机器人总程序图如图5-14所示。图5-14 总程序图其中在ROBO PRO程序设计界面，我们还应选择COLOR IDENTIFICATION选项，对子程序ENTRY里面的红、白、蓝的数值，即颜色传感器的数值。具体如图5-14所示。图5-14 颜色传感器数值设定 电机，脉冲计数器1和脉冲计数器2的程序设定如图5-15所示。 图5-15 电机，脉冲计数器1和脉冲计数器2参数设定第6章 颜色分拣机器人的拼接及调试6.1颜色分拣机器人的模型拼接慧鱼平台的机器人有专门的拼接模块。颜色分拣机器人根据任务设计要求，需要用到两块基板，然后根据拼接模型书，将颜色分拣机器人的驱动元件，机械臂，以及各种电气元件等模块拼接到基板上。最后再将ROBO TX控制器装到模型上。下面是颜色分拣机器人的拼接过程图6-1，以及模型总图6-2。 图6-1 拼接过程图如下图6-2所示为颜色分拣机器人的模型总图。 图6-2 分拣机器人模型图6.2颜色分拣机器人的调试6.2.1调试前准备工作外部连线的检查：检查各电气元件与ROBO TX的接线是否正确，接地线是否接地；供电系统的检查：电源板与ROBO TX的电源接线是否正常，电压是否稳定；检测元件和开关的运行检查：检测ROBO TX的控制信号源是否正常作用于各元件上，还应对元件的开关、按钮等进行故障排查，检测它们在程序运转之后的正常运行状态以及故障预警。 6.2.2程序调试输入信号调试：再次检查电源接入是否为控制板额定电压，防止电压过高烧坏电气元件；将电源接通，将各电气元件逐次接入ROBO TX控制板，检测它们的信号灯是否异常，是否正常动作，进行排故。输出信号调试：接通电源后，各电气元件应该正常动作，信号灯正确点亮或者熄灭，如果出现异常，应该检查相应的输出设备，或者直接检查外部接线。 总调试和运行调试：颜色分拣机器人系统的总调试在断电下进行。利用ROBO PRO软件仿真，按照软件设计要求调试，各个控制元件是否按预想运行，输出信号和输入信号是否满足，各个子程序参数设定是否正确动作指令是否符合，调试到整个程序满足控制运行要求。6.2.3运行结果固定ROBO TX控制器在模型上，检查完电气元件接线后，用编程电缆将控制器与计算机连接，将ROBO软件编写的程序下载到ROBO TX控制器上。将模型调节到原点处上，将红蓝白三种颜色的物块放在起点收纳盘中，调节好物块采集盒。通电后，模型开始运作。各部分基本正常工作正常，机械臂稍起点位置有点偏差，导致放置时物块歪斜，仍需稍作调整。总的来说分拣机器人各元件运转正常，电源供电稳定，能实现对红蓝白三种颜色物块的分拣。结论本课题是以慧鱼创意组合模型作为操作平