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机器人
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dq065机器人系统设计,dq065,机器人,系统,设计
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大连轻工业学院2006届本科生毕业设计第一章 绪论1.1 引言随着现代科学技术的飞速发展，机器人已越来越多地进入我们的生活领域，以机器人代替人类从事各种单调、重复、繁重、危险以及有毒有害的工作是社会发展的一个趋势。现代机器人一般分为两大类：一类是工业机器人，主要指装配、搬运、焊接、喷漆等机器人。另一类是极限工作机器人，主要指在人难以到达的恶劣环境下代替人工作业的机器人。如：海底资源的勘测开发、空间人造卫星的收发、战场上的侦察和排险、核放射场所的维护、高层建筑的壁面清洗、灭火救助等。作为极限作业机器人重要开发项目之一的壁面爬行机器人近些年来得到了蓬勃的发展，受到了人们越来越多的重视，目前，国内外已经有了相当数量的爬壁机器人投入现场作业。主要应用如下：(1)核工业：对核废液储罐进行视觉检查、测厚及焊缝探伤等；(2)石化企业：对立式金属罐或球形罐的内外壁面进行检查或喷砂除锈、喷漆防腐；(3)建筑行业：喷涂巨型墙面、安装瓷砖、壁面清洗、擦玻璃等；(4)消防部门：用于传递救援物资，进行救援工作；(5)造船业：用于喷涂船体的内外壁等。1.2 移动机器人的研究发展概况从移动方式上看,移动机器人可分为轮式、履带式、腿式(单腿式、双腿式和多腿式)和水下推进式。本文重点放在轮式、履带式机器人,对水下机器人和两足人形机器人不做详细讨论。1.2.1室外几种典型应用移动机器人1998年，美国卡耐基梅陇大学的Mel Siegel等人研制了一种利用于检测飞机身表面的爬行机器人1。美国国家科学委员会曾预言:“20 世纪的核心武器是坦克,21 世纪的核心武器是无人作战系统,其中2000 年以后遥控地面无人作战系统将连续装备部队,并走向战场”。为此,从80 年代开始,美国国防高级研究计划局(DARPA) 专门立项,制定了地面天人作战平台的战略计划。从此,在全世界掀开了全面研究室外移动机器人的序幕,如DARPA 的“战略计算机”计划中的自主地面车辆(ALV) 计划(1983 1990) ,能源部制订的为期10 年的机器人和智能系统计划(RIPS) (1986 1995) ,以及后来的空间机器人计划;日本通产省组织的极限环境下作业的机器人计划;进入90 年代,随着技术的进步,移动机器人开始在更现实的基础上,开拓各个应用领域,向实用化进军。由美国NASA资助研制的“丹蒂II”八足行走机器人,是一个能提供对高移动性机器人运动的了解和远程机器人探险的行走机器人。它与其他机器人,如NavLab ,不同之处是它于1994 年在斯珀火山的火山口中进行了成功的演示,虽然在返回时,在一陡峭的、泥泞的路上,失去了稳定性,倒向了一边,但作为指定的探险任务早己完成。它机器人在整个运动过程中,都需要人参与或支持。丹蒂计划的主要目标是为实现在充满碎片的月球或其它星球的表面进行探索而提供一种机器人解决方案。美国NASA 研制的火星探测机器人索杰那于1997年登上火星,这一事件向全世界进行了报道。为了在火星上进行长距离探险,又开始了新一代样机的研制,命名为Rocky7 , 并在Lavic 湖的岩溶流上和干枯的湖床上进行了成功的实验。法国，欧洲的重要工业化国家，其机器人工业近几年发展很快，加上原有工业基础较好，机器人的制造以及机器人在汽车工业中的应用都出现了根本性的进步在个别项目上，甚至超过了日本，例如在汽车装配中，法国人已完成了用机器人装配主表盘和前后玻璃等较难动作，但是从机器人工业的整体看，较日本还相差甚远，还有很长的路要走：法国在机器人研究中有一套较具规模的研究系统，主要是由政府研究机构和高校组成，企业(特别是大企业)投入较少。法国人的研究侧重于基础理论的研究，并取得了一定成绩，例如法国自主开发的机器人编辑语言-LM语言，已被推广到英、德等国。但是研究工作存在着与实际脱节的问题，类似于美国大学中的研究法国近几年研究水平的提高，很大程度上受益于法国国家发展机器人及自动化的ARA计划的实施，但是这一计划对推动机器人工业的作用并不大。法国机器人保有量.法国拥有的机器人中，焊接机器人和搬运机器人最多，塑料铸模清机器人列第三，机械加工机器人和装配机器人列第四和第五位。1.2.2 尤里卡计划中公共安全用高级机器人计划(ARM)在法国机器人工业的发展过程中，除了法国国家发展机器人及自动化的ARA计划； (19831987年)之外，还有另一个计划对法国机器人工业的发展产生了重要影响这就是尤里卡计划中公共安全用高级机器人计划（ARA)。ARM是法国、意大利和西班牙的合作开发计划，希望通过该计划的实施推动欧洲第三代机器人的发展。ARM2计划主要开发用于有害、不安全、人无法进人或对人不舒适环境中进行有关公共安全的监视及救灾用机器人 预定中的应用目标有：反恐怖活动，有害区域的监视，工业灾害的监视，火灾的预防及救援，自然灾害和交通事故的预防和救援。这一计划拟四年（19871991年)内完成。计划分三个阶段进行：第一阶段是概念设计- 任务分析、系统功能确定、系统的概念设计及确定子系统，制定有关领域的预研计划；第二阶段是设计阶段-系统、子系统的详细设计，定研究计划，仿真及模型制作；第三阶段是制造、组装、测试、试用。在目前选定的方案中，ARM 系统由二台机器人 ARM-1、ARM-2及移动监控站组成ARM-1为一野外快速巡逻机器人，活动范围是30km。主要任务是运送ARM-2及监测 其上安装视觉和许多非视觉传感器，高速平行计算机，机械手及各种工具。采用自治式控制。ARM-2是一种能在复杂堆积物地方爬行的机器人，有四对可摆动的双轮 长距离移动时由ARM-1运载。为了能在高温气流下工作，带有冷却子系统。欧洲尤里卡中的机器人计划等。初期的研究,主要从学术角度研究室外机器人的体系结构和信息处理,并建立实验系统进行验证。虽然由于80 年代对机器人的智能行为期望过高,导致室外机器人的研究未达到预期的效果,但却带动了相关技术的发展,为探讨人类研制智能机器人的途径积累了经验,同时,也推动了其它国家对移动机器人的研究与开发。1.3 爬壁机器人的研究发展概况爬壁机器人必须具有两个基本功能：在壁面上的吸附功能和移动功能。传统爬壁机器人：1.3.1 按吸附功能分类：真空吸附和磁吸附两种形式：真空吸附法又分为单吸盘和多吸盘两种结构形式，具有不受壁面材料限制的优点，但当壁面凸凹不平时，容易使吸盘漏气，从而使吸附力下降，承载能力降低；磁吸附法可分为电磁体和永磁体两种，电磁体式维持吸附力需要电力，但控制较方便。永磁体式不受断电的影响，使用中安全可靠，但控制较为麻烦。磁吸附方式对壁面的凸凹适应性强，且吸附力远大于真空吸附方式，不存在真空漏气的问题，但要求壁面必须是导磁材料，因此严重地限制了爬壁机器人的应用环境。爬壁机器人按移动功能分主要是吸盘式、车轮式和履带式。吸盘式能跨越很小的障碍，但移动速度慢；车轮式移动速度快、控制灵活，但维持一定的吸附力较困难；履带式对壁面适应性强，着地面积大，但不易转弯。而这三种移动方式的跨越障碍能力都很弱驱动方式有两种：真空式由气缸驱动，磁吸附式由电动机驱动。气缸和电机不仅质量大，增加机器人本体的重量，而且效率很低，能耗非常大。供电能源：目前机器人的电能供给均采用有缆接电方式或者是较大的蓄电池 有缆方式使机器人的移动不方便，工作受到一定的影响，而且电缆在壁面上产生摩擦，具有一定的危险性；而蓄电池质量大，增加机器人的自身重量，并且供电的时间有限。1.3.2 按移动方式分类：移动机器人可分为轮式、履带式、腿式(单腿式、双腿式和多腿式)和水下推进式。本文重点放在轮式、履带式机器人,对水下机器人和两足人形机器人不做详细讨论。日本应用技术研究所研制出了车轮式磁吸附爬壁机器入，它可以吸附在各种大型构造物如油罐、球形煤气罐、船舶等的壁面，代替人进行检查或修理等作业。这种爬壁机器人靠磁性车轮对壁面产生吸附力，其主要特征是：行走稳定速度快，最大速度可达9mmin，适用于各种形状的壁面，且不损坏壁面的油漆。1989年日本东京工业大学的宏油茂男研究开发了吸盘式磁吸附爬壁机器人，吸盘与壁面之间有一个很小的倾斜角度，这样吸盘对壁面的吸力仍然很大，每个吸盘分别由一个电动机来驱动，与壁面线接触的吸盘旋转，爬壁机器人就随着向前移动，这种吸附机构的吸附力可以达到很大。我国哈尔滨工业大学机器人研究所已经成功研制出单吸盘真空吸附车轮行走式爬壁机器人和永磁铁吸附履带行走式爬壁机器人。单吸盘轮式壁面移动机器人，有吸附机构和移动机构两大部分，移动机构由电机、减速器、车轮构成，吸附机构包括真空泵、压力调节阀、密封机构等。真空泵是产生负压的装置，其功能是不断地从负压腔内抽出空气，使负压腔内形成一定程度的真空度。为维持机器人负压腔内的负压，还需要有密封机构，使机器人可靠地吸附在壁面上并产生足够的正压力，从而使驱动机构产生足够的摩擦力以实现移动功能。由于气囊密封装置具有较好的弹性，在壁面有凹凸时，通过气囊的变形来减小缝隙的高度，可使机器人具有一定的越障能力，且充气量可由调节阀来控制。调节弹簧的作用有两个：一是为密封圈提供密封所必需的正压力，二是提高气垫对壁面的适应能力，还可起到减震的作用。负压的控制通过调节真空泵的电机电压来改变电机的转速，同时采用负压传感器作为检测元件，实时检测负压的变化，为调整压力提供依据。设置压力调节阀改变机器人本体内的真空度，可防止真空泵因腔内真空度过高而冷却空气较少而发热。磁吸附履带式爬壁机器人采用的是双履带永磁吸附结构，（如图1.2）所示，在履带一周上安装有数十个永磁吸附块，其中的一部分紧紧地吸附在壁面上，并形成一定的吸附力，通过履带(由链条和永磁块组成)使机器人贴附在壁面上。机器人在壁面上的移动靠履带来完成，移动时，履带的旋转使最后的吸附块在脱离壁面的同时又使上面的一个吸附块吸附于壁面，这样周而复始，就实现了机器人在壁面上的爬行。1.4 国内外爬壁机器人的现状日本应用技术研究所研制出了车轮式磁吸附爬壁机器人（如图1.1）3，它可以吸附在各种大型构造物如油罐、球形煤气罐、船舶等的壁面，代替人进行检查或修理等作业。这种爬壁机器人靠磁性车轮对壁面产生吸附力，其主要特征是：行走稳定速度快，最大速度可达9mmin，适用于各种形状的壁面，且不损坏壁面的油漆。图1.1 车轮式磁吸附爬堵机器人1989年日本东京工业大学的宏油茂男研究开发了吸盘式磁吸附爬壁机器人，吸盘与壁面之间有一个很小的倾斜角度，这样吸盘对壁面的吸力仍然很大，每个吸盘分别由一个电动机来驱动，与壁面线接触的吸盘旋转，爬壁机器人就随着向前移动，这种吸附机构的吸附力可以达到很大。我国哈尔滨工业大学机器人研究所已经成功研制出单吸盘真空吸附车轮行走式爬壁机器人和永磁铁吸附履带行走式爬壁机器人。单吸盘轮式壁面移动机器人，有吸附机构和移动机构两大部分，移动机构由电机、减速器、车轮构成，吸附机构包括真空泵、压力调节阀、密封机构等。真空泵是产生负压的装置，其功能是不断地从负压腔内抽出空气，使负压腔内形成一定程度的真空度。为维持机器人负压腔内的负压，还需要有密封机构，使机器人可靠地吸附在壁面上并产生足够的正压力，从而使驱动机构产生足够的摩擦力以实现移动功能。由于气囊密封装置具有较好的弹性，在壁面有凹凸时，通过气囊的变形来减小缝隙的高度，可使机器人具有一定的越障能力，且充气量可由调节阀来控制。调节弹簧的作用有两个：一是为密封圈提供密封所必需的正压力，二是提高气垫对壁面的适应能力，还可起到减震的作用。负压的控制通过调节真空泵的电机电压来改变电机的转速，同时采用负压传感器作为检测元件，实时检测负压的变化，为调整压力提供依据。设置压力调节阀改变机器人本体内的真空度，可防止真空泵因腔内真空度过高而冷却空气较少而发热。l步进电机 2谐波减速器 3链轮 4单元吸附块 5框架 6链条图1.2 磁吸附爬壁机器人本体结构示意图磁吸附履带式爬壁机器人采用的是双履带永磁吸附结构（如图1.2）所示，在履带一周上安装有数十个永磁吸附块，其中的一部分紧紧地吸附在壁面上，并形成一定的吸附力，通过履带(由链条和永磁块组成)使机器人贴附在壁面上。机器人在壁面上的移动靠履带来完成，移动时，履带的旋转使最后的吸附块在脱离壁面的同时又使上面的一个吸附块吸附于壁面，这样周而复始，就实现了机器人在壁面上的爬行。1.5 爬壁机器人的发展趋势由于传统爬壁机器人具有很多的不足之处(如对壁面的材料和形状适应性不强，跨越障碍物的能力弱，体积大，质量重等)，因此未来爬壁机器人的结构应该向着实用化的方向发展。1.5.1 吸附装置最近几年，美、英、俄等国的研究小组真正揭示了壁虎在墙上爬行的秘密，这个秘密就是分子间的作用力一范德华力。范德华力是中性分子彼此距离非常近时产生的一种微弱电磁引力。科学家在显微镜下发现，壁虎脚趾上约有650万根次纳米级的细毛，每根细毛直径约为200至500纳米，约是人类毛发的直径的十分之一。这些细毛的长度是人类毛发直径的2倍，毛发前端有1001000个类似树状的微细分枝，每分枝前端有细小的肉趾，这种精细结构使得细毛与物体表面分子间的距离非常近，从而产生分子引力。虽然每根细毛产生的力量微不足道，但累积起来就很可观。根据计算，一根细毛能够提起一只蚂蚁的重量，而一百万根细毛虽然占地不到一个小硬币的面积，但可以提起二十公斤力的重量。如果壁虎脚上650万根细毛全部附着在物体表面上时，可吸附住质量为133千克的物体，这相当于两个成人的质量。科学家说，壁虎实际上只使用一个脚，就能够支持整个身体。从壁虎脚的附着力得到的启示可用于研制爬壁机器人。在分析壁虎生物原型吸附的功能原理和作用机理的基础上，运用类比，模拟和模型方法，通过高分子材料化学，工程材料科学，力学和机械学的交叉研究，探索出一种与壁虎脚趾表面结构相近的，经物理改进的极性高分子材料(人造壁虎仿生脚干性粘合剂)，并应用精密微机械加工的手段，设计并制作模拟壁虎脚趾的吸附装置，该吸附装置将适应于各种材质(如玻璃，粉墙和金属等)和任意形状的表面(如平面，柱面，弧面和拐角等)。这种装置如果研制成功将使爬壁机器人的实用化迈出坚实的一大步。1.5.2 移动方式在移动机器人中，轮式和履带式移动方式已获得广泛的应用，但是足式移动方式具有轮式和履带式所没有的优点。足式移动方式的机器人可以相对较容易地跨过比较大的障碍(如沟、坎等)，并且机器人的足所具有的大量的自由度可以使机器人的运动更加灵活，对凸凹不平的地形适应能力更强。足式机器人的立足点是离散的，跟壁面接触的面积小，可以在可达到的范围内选择最优支撑点，即使在表面极度不规则的情况下，通过严格选择足的支撑点，也能够行走自如。正是由于足式结构多样、运动灵活，适应于各种形状的壁面上，而且能够跨越障碍物，因此足式结构将在爬壁机器人上有着较好的应用前景。1.5.3 驱动设备传统伺服电机因功率重量比低，必须安装在远离驱动的地方，而且电机高速运行后需有减速齿轮来降低速度，致使传动系统复杂，结构累赘，不能满足实用化的要求，为此需要研制利用功能材料构成的体积小、重量轻、高效率密度的新型电机。微特电机所组成的驱动伺服系统和位置速度传感系统是机器人关键部件，研制开发直接驱动、大力矩、小体积、重量轻、精度高、反应灵敏、工作可靠的各类微特电机是提高我国机器人的研究开发水平，满足国内机器人高性能微特电机的基础保障。因此微特电机在机器人应用的前景是非常乐观的，而且要求微特电机技术的发展，满足机器人智能化、可靠、灵活、长寿命的需要。因此爬壁机器人使用微特电机技术的发展趋势可归纳为朝高精度、高可靠性、直接驱动、新原理、新结构、机电一体化、超微化方向发展。超声波电机是利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动，将弹性材料(压电陶瓷)的微观形变通过共振放大和摩擦耦合转换成转子或滑块的宏观运动。由于其独特的运行机理，超声波电机具有传统电磁式电机不具备的优点：(1)靠摩擦力驱动，因而断电后具有自锁功能，不需制动装置；(2)转矩密度大，低开放系统的核心技术是软件技术，开放系统软件体系是 装置以及通信网络的选择和配置。系统功能的大部分要通过整个系统集成的核心内涵。 人机界面(HMI)体系表现出来。1.6 本课题主要研究内容1.6.1 目的：在经济高速发展的今天，服务行业越来越被人们所重视。随之以来的服务型机器人也诞生了。爬行机器人可以仿人移动，代替人们在危险的领域工作。如在1550层的高层建筑清洗玻璃时，由于上部气流强，玻璃表面光滑容易出现事故，清洗效率低等问题。但使用爬行清洗机器人就可以避免以上情况很好的代替人类去完成危险的工作。1.6.2 要求：本课题研究的最终目标是为了城市楼宇清洁业提供一种可以代替人工进行高层建筑外壁面自动清洗的专用爬壁机器人系统。首要的目标是机器人系统爬行的可靠和灵活、清洗作业装置的高效率，在此基础上，尽可能使系统小型化、轻量化、操作合理方便，并且具有较高的爬升和壁面适应能力。1.6.3 任务：1.壁面清洗机器人的总体设计，针对爬壁机器人的作业情况和要求，对整个机器人的系统进行总体分析，包括移动机构的选取、吸附功能的实现、驱动方式的选择、以及控制系统的选用。2.移动机构的总体分析、设计。机器人要进行高层墙壁的清洗工作，应具有在墙壁上转向和前后移动的功能。另一方面，由于玻璃表面比较光滑，所以要求机器人必须要有较强的壁面适应能力，并能跨越一定的障碍。3.控制系统的总体分析和设计。控制系统要适应壁面清洗机器人的作业要求，必须保证操作可靠方便、功能齐全。采用主从式的控制结构，以上位机PC作为主控制部分，高性能的PLC做为从控部分，PLC安装在机器人本体上，操作者通过上位机进行操作。4.对机器人进行力学分析。通过分析要得出机器人在墙壁吸附的可能性，可靠性。为机器人控制提供理论基础。5.通过机器人系统仿真、理论依据，以验证论文的正确性和有效性。第二章 壁面爬行机器人的系统组成2.1 系统概况和关键结构机器人能够在地面和垂直的玻璃幕墙等工作面上爬行,主要由行走及转向机构、保险装置、吸附机构、吸盘组导向和提升装置以及控制系统组成。图2.1 壁面清洗机器人的系统结构框图2.1.1 行走机构行走机构模仿坦克履带结构。坦克采用双履带行走和转向,对于爬壁机器人, 爬行中底部的履带要通过吸盘吸附在工作面上,如果采用双履带,机器人转向理论上不易实现, 因此决定采用单履带模式。在一封闭链条上安装吸盘形成一条行走履带,通过前后两个直径为122 mm 的链轮, 来支撑驱动履带, 并象坦克一样,在链轮上方设置支撑张紧轮。前轮用来控制爬行的方向,一个直流伺服电机来控制前轮转向, 后轮用于驱动爬行,由一直流伺服电机来驱动,电机A，B选的是额定转速200r/min,体积小,单位体积功率大。电机驱动后轮驱使机器人向前运动,当电机B转动时，驱动前轮偏转一定角度, 前部链条会随之转动一定的角度,因而, 机器人会改变其前进方向, 所以,链条具有一定的柔性对系统的转向很重要, 链条的每一关节可偏转2. 4。转向的实现问题在下面进一步探讨。2.1.2 吸附机构吸附机构由安装在链条上的13组吸盘及真空发生器等组成,如（图2.3） 所示,一系列链条连接板依次等间距安装在链条上,吸盘安装在吸盘支撑板上, 吸盘支撑板和链条连接板之间通过连杆和弹簧相连, 由于连杆和链条连接板间可以滑动,因此,吸盘组在有比较小的障碍的墙面上, 可以象蠕虫一样产生避让动作,使机器人可以越过障碍,每组吸盘由4 个55 mm的吸盘组成,由单独的机械阀控制其动作。随着机器人的运动,当一组吸盘完全接触工作表面到达吸附状态时,对应的机械阀打开,与之相连的真空发生器工作产生真空, 吸盘吸附在玻璃上,反之,随着机器人前进, 当一组吸盘即将要离开平面时, 对应的机械阀关闭,则吸盘的吸附力逐渐降到零,而可以脱离工作表面,在设计中,任何时刻都至少保证有4组吸盘同时吸附在工作表面上,以产生足够的吸附力, 防止机器人从墙壁上滑下或倾翻。因为每一个机械阀和真空发生器都要与气源连接,要确保它们随着链条的转动而不缠绕,用一旋转接头实现气的供给并能防止缠绕。2.1.3 吸盘组导向和提升装置机器人在墙上或一定坡度的坡面上爬行时,吸附在工作平面上的吸盘连杆相当于一柔性悬臂梁, 由于受重力(主要是机器人重力) 作用会向下倾斜,这样,当下一组吸盘组切入吸附状态时,此时吸盘连杆在工作面法线方向, 将不能保证这组吸盘组与已经吸附的吸盘组相互平行的姿态要求,这会造成几组作用吸盘组的相互干涉而影响机器人的爬行,因此必须保证吸盘组在垂直于工作面进入吸附状态,并能够维持垂直(近似) 姿态直到吸盘组脱离, 因此设计了吸盘组导向装置(见图2.3所示) ,在框架两侧安装了纵向的导向支撑板(导轨) ,链条连接板的两端安装有三导轮,吸盘组的导轮进入导向支撑板后,在导向支撑板、链条及直线轴承的作用下,保证吸附状态的吸盘连杆在机器人爬行时能保持相互姿态。为了避免吸盘在前轮下方切入时卷褶漏气,设计了相应的吸盘提升装置(图2.2) 。在一吸盘组进入吸附状态前,吸盘支撑板上的滚轮作用在提升轨道上,提升轨道将吸盘支撑板连同吸盘相对于链条连接板提升一段距离, 到达吸附位置时, 在弹簧作用下将吸盘弹回,吸盘组进入吸附状态。1. 吸盘2. 吸盘提升装置3. 撑板弹簧4. 导向支5. 导轮6. 链条连接板7. 连杆8. 吸盘支撑板图2.2 吸盘组导向和提升装置2.1.4 清洗装置的设计清洗装置的的设计在壁面爬行机器人的设计中非常重要。因为清洗机器人以清洗为主。无法有效地对壁面进行清洗，机器人设计是不成功的，所以本小结对清洗装置进行设计。机器人清洗装置主要是由喷头、支撑架、毛刷、电磁铁组成。（1）喷头主要与地面上的水箱（如图2.1）相连接。水箱供水，使喷头喷出一定量水到玻璃表面。喷出的水会清洗掉玻璃表面上大块灰尘及粘贴物。（2）支撑架的作用是支撑喷头以及在支撑架的上端安装的毛刷。在水喷出后毛刷负责刷洗玻璃表面，使玻璃更为干净。（3）电磁铁的作用是抬起、放下支撑架。主要目的是避免已经清洗过的玻璃再次被弄脏。1）在机器人向前（电机A正转）时，电磁铁不带电。2）在机器人向后（电机A反转）时，电磁铁通电，使电磁铁带有一定的吸力，吸住支撑架上的铁板，使支撑架向上微抬起。这样就会使毛刷离开玻璃表面，无法再次污染玻璃表面。图2.3 机器人受力示意图2.2 机器人安全性分析爬壁机器人携带设备进行工作时,如果负载太大超过其允许负载,它可能从工作墙面上滑下或倾翻,因此,安全性分析对爬壁机器人十分重要。2.2.1 机器人安全吸附的条件为了确定机器人的负载能力和安全性能,分析机器人所受的力。当机器人吸附在墙壁表面(这里以玻璃幕墙为例分析) 上时,受力情况（如图2.3 ）所示,各符号意义如下: 墙壁对第i 组吸盘的法向支撑力(垂直于墙面) , i = 1 , ,5 ; 作用在第i 组吸盘上的真空吸力, i = 1 , ,5; 墙壁作用在第i 吸盘上的摩擦力, i = 1 , ,5 ; 作用在机器人上的重力(包括外设) ; 相邻两组吸盘之间的距离; 机器人的等效重心到玻璃幕墙的距离。2.2.2 机器人安全吸附的计算当机器人在玻璃幕墙上爬行时, 两种危险的情况可能发生:一种它可能从墙面上滑下; 另一种情况是由于最上方接触的吸盘由于受倾翻力矩太大脱离墙面, 引起机器人的倾翻。设计中,机器人的机构受力应满足避免下滑和避免倾翻两个条件,为了简化,这里只考虑了静态吸附情况。(1) 为了避免机器人从墙面上滑下,根据摩擦力的特性,同样工况下,最大静摩擦力要大于滑动摩擦力,所以有:G 0 ,则条件(2) 满足条件,求得: (2.9)根据式(1) 和(9) ,机器人牢靠吸附在工作面上(不从玻璃幕墙上滑下或倾翻下来) 的条件应该满足:G min( f c1 , f c2) (2.10)理论上: = 5V ; (2.11); (2.12)按照机器人的尺寸, p = 78 mm, d = 180 mm,以及玻璃与吸盘间的典型摩擦因数(基于安全考虑, 这里按最小计) = 0. 11 。可以得到: (2.13)也就是说,对机器人最可能发生危险的情形是从墙面上滑下。在设计中, 从吸盘数量和间距上, 首先要保证 ,以避免机器人从墙面上倾翻下来, 考虑到机器人在越障时第一组吸盘可能发生泄漏,另外为了增加安全系数,在设计时,考虑只有下面4组吸盘组工作时机器人仍能够安全吸附。因此,保证机器人的安全,要确保: (2.14)可以表示为: (2.15)式中: G 机器人和负载总的质量;V 总作用在机器人吸盘上吸力的总和, V 总= 5 V ;n 安全系数。分析发现安全负载会随着吸盘真空度的增加而增加,但是并不是线性增加的。（图2.4 ）表示了吸力和安全负载之间的关系,从图上不难看出,真空度增加一倍,从- 25 kPa 增加到- 50 kPa ,安全负载只增加46 % ,而从- 40 kPa 增加到- 80kPa ,安全负载只增加25 % ,这种现象可能是由于吸盘与玻璃间的摩擦因数改变和性能改变造成的。机器人,理论上任意时刻有16 只吸盘吸附着玻璃(最多时20 只) ,在真空度是- 80 kPa、机器人自重20 kg 的情况下,根据理论分析和试验的结果,该机器人约能携带195 N 的负载。 图2.4 吸力与最大负载关系曲线图2.3 机器人越障的实现图2.5 越障示意图爬壁机器人进行服务工作时会遇到障碍物,如果不能越过障碍物将影响机器人继续工作,因此,具有一定的越障能力对爬壁机器人很重要。现阶段,爬壁机器人越障主要有以下几种方法:(1) 多足交替越障,采用仿昆虫多足结构爬行机构,多足交替动作实现越障, ,这种机器人4特点必须是多足型的,相对负载一般的较小。(2) 靠柔性变形越障,像单吸盘5爬壁机器人,其底部四周一般是柔性密封,并有弹性压紧装置,另外,与工作面接触的驱动部分一般有一定的弹性,借助柔性密封体,可以越过高度很低、很平缓的障碍物。(3) 飞行越障机器人,当遇到障碍物时,它可以借助推力机的升力飞过去,然而当机器人的体积过于庞大实现比较困难6。2.4 转向技术转向对于爬行机器人非常重要,对于单链条的爬壁机器人尤为重要。机器人转向的关键在于前轮固定在一个旋转关节上,一转直流电机,另一端与旋一端固定在机器人的框架转关节的一端连接,转向气缸驱动旋转关节带动前轮改变方向,并且前轮的接触中心点也发生很小偏移,前轮带动前轮上缠绕的链条,这部分链条上的吸盘可以偏转一定的角度,随着机器人的连续移动,机器人就可以逐渐改变其运动方向,但是,该机器人的转弯半径较大。面的第一组吸盘在吸附到墙壁上之前应该偏转,转向过程中链条逐渐形成一条曲线,因此,链条要有一定的柔性,链条的选择很重要。2.5 控制系统简介机器人的控制系统采用主从控制结构,主控制计算机是地面控制站,从计算机置于机器人中,控制的基本策略编入从计算机系统中,通常情况下,从计算机执行主机的指令,并回馈系统的状态。在上一节中讨论了转弯的机械方面的问题,在控制气缸的过程中,采用脉冲宽度调制方法驱动电机控制电机转动。开关阀在PWM的ON/ OFF 信号的作用下实现开关,用低成本的方法,实现了电机的小行程位置控制。2.6 保险系统：在需要清洗的高层建筑顶层设置一个安全保障系统。安全系统能够在机器人突然掉电或发生以外从壁面脱落时起保护作用，并能承载水管、气管、电缆的重量，是机器人在壁面上作业时，理论上负载是恒定的，机器人所能工作的高度不能限制。它主要包括带安全吊挂的运载小车、卷扬机构、钢丝绳和通讯电缆几个部分。为了适应不同的护墙高度，采用保险杆高度可进行调节的结构形式。安全机构被设置在楼层的顶部，可选择地面工作人员通过缆绳的收/放，或由楼顶的工作人员负责，手工操作。2.7 结论多吸盘的爬壁机器人采用单链行走机构,并采用多吸盘真空吸附方式吸附在墙壁表面,经过理论分析证明,该机器人是可行的。采用弹性机构和多吸盘结构,使该机器人具有跨越一定障碍的能力。这个机器人不仅能够在玻璃幕墙上爬行,并且可以在较平整的金属表面上爬行,加一定的外设,它可以用来进行大面积金属壳体表面缺陷检测。第三章 壁面清洗爬壁机器人的移动控制系统3.1 引言爬行机器人是执行高楼外墙清洗、壁面检查等任务的移动载体，要求移动灵活，安全可靠，小巧轻量，其设计的好坏是评价机器人性能的关键指标。该机器人的行走系统采用双闭环控制电机，由两套直流伺服电机、履带以及控制系统组成，对电机驱动器的设计具体要求如下：（1） 电机稳定条件转速无静差（2） 电机动态性能好，能快速起、制动，突加负载速降小（3） 机器人遇障时限制电机的堵转电流，有快速安全的保护措施（4） 机器人闭环控制转速稳定（5） 行走灵活，控制方便（6） 有一定的抗扰动能力为了使系统具有较宽的调速范围和快速性和抗扰性，同时能够较灵活的保证履带按照移动规划要求的转速、转向进行工作，该机器人的行走控制采用模拟电流环、速度环混合控制系统，从而避免了全数字式伺服控制系统由于软件的延时等因素影响系统快速性，同时还可以较灵活地对履带进行协调控制。随着微电子技术的发展，数字控制在处理速度和控制的连续性两方面的不足，正在得到克服，全数字化的PWM伺服系统必将取代模拟，因此本控制电路实现数字式速度控制算法进行研究。3.2 双闭环直流调速系统的介绍直流调速系统是由转速的给定、检测、反馈，平波电抗器，可控整流器，放大器，直流电动机等环节组成。这些环节都是根据用户要求首先被选择而确定下来，从而构成了系统的固有部分。一般来说，仅有这些固有部分所组成的系统是很难满足机械的全面要求的，特别是对系统动态性能的要求，有时甚至是不稳定的。为了设计建立一个静态、动态都是适用的调速系统，系统的动态设计就是调节器设计。作为工程设计方法7，首先要使问题简化，突出主要矛盾，简化问题的基本思路是：把调节器的设计过程分为两步：第一步，先选择调节器的结构， 确保系统稳定，同时满足所需的静态精度。第二步，再选择调节器的参数，以满足动态性能指标。在选择调节器结构时，只采用少量的典型系统，它的参数与系统性能指标的关系都已事先找到。具体选择参数时，只须按现成的公式和表格中的数据计算一下就可以了，这样使设计方法规范化，大大减少了设计的工作量。在工程设计中，通常将二阶系统与三阶系统作为动态校正的预期系统，分别称它们为典系统与典系统8。作为典I系统，其开环传递函数为：它的闭环结构图与它的开环对数频率特性（如图3.1，3.2）所示。选择它作为典型系统不仅因为其结构筒单，而且对数幅额特性的中频带以一20dbdec的斜率穿越零分贝线，只要参数的选择能保证足够的中频带宽度，系统就一定是稳定的，且有足够的余量。作为典系统，其开环传递函数为： 它的闭环结构图与它的开环对数额率特性（如图3.3，3.4）所示。其中频段也是-20dbdec的斜率穿越零分贝线，保证系统的稳定，比T大得越多，则稳定裕量越大。图3.1 波特图（典型系统）图3.2 结构图（典型系统）图3.3 波特图（典型系统）图3.4 梯形图（典型系统）3.3 双闭环直流调速系统的工程设计与典型系统多闭环控制已是现代电力控制系统结构的普遍形式，以转速，电流双闭环结构应用最为广泛。对于双闭环调速系统，先以电流环开始，首先确定电流调节器的类型及参数，然后将校正后的电流环当作速度环内的一个等效环节，与其它环节一起作为速度环的被控对象再来确定速度调节嚣的类型及参数。电流环的一项重要作用就是保持电流在动态过程中不超过允许值，因而在突加给定电压时不希望有超调，或者超调越小越好。从这个观点出发，把电流环校正成典I系统。负载扰动是转速环的主要扰动。由于要求转速对负载扰动无静差，在速度调节器中必合有积分环节，一般为PI调节器。因此转速环按典系统设计。3.4 移动系统的控制结构图3.5 双闭环调速系统动态结构图为了使系统具有较宽的调速范围和良好的快速性也抗扰性，同时能够较灵活地保证两轮按照移动规划所要求的转速、转向进行工作，该机器人的行走控制系统采用模拟电流环、速度环的混合控制系统，从而避免了全数字式伺服控制系统由于软件延时与反馈信号采样延时等因素影响系统快速性，同时还可以较灵活的对双轮进行协调控制。机器人的行走系统由两套PWM伺服系统独立驱动，通过两轮间速度的配合，以实现机器人在壁面上自由行走，并可以实时调节机器人行走的速度和运动方向，简单、灵活、可靠。模拟电流环、速度环的混合式控制。要求速度环具有足够高的增益和通频带。因此，合理地设计速度控制系统是保证控制系统精确的重要工作。电流是内环，电流反馈信号取自电枢回路的取样电阻，转速环是外环，是决定直流电机调速系统组要性质的基本控制环，由测速机的反馈信号构成速度闭环。直流PWM伺服系统的驱动控制是针对本系统驱动电机功率较小、调节范围较宽的特点，我们选用快速性好、附加功率小、伺服精确较高的直流PWM伺服驱动系统。PWM频率越高，特性越好，同时电枢电流连续性越好，但是受功率管开关损耗和开关时间的限制，还受工作周期内最大负载以及换向延时的限制，开关频率不能过高，选择标准是保证最小负载电流状态下，电枢电流连续即可，同时防止系统固有振荡。本系统的性能和各项电气指标都能满足要求。图3.6 PWM信号时序图3.5 双闭环调速系统的工程设计与分析3.5.1电机参数及要求在模拟电路的转速、电流双闭环调速系统设计中电动机、PWM装置可以按照负载的工业要求来选择和设计，转速和电流反馈系数可以通过稳态精度的前提下，按照动态校正的方法确定。为了获得较好的静、动态性能，速度调节器采用PI调节9，电流调节器采用PI调节，并且输出都带限幅。直流电机的参数1011如下：1）过载倍数为:22）PWM系统放大数为3）滞后时间常数为Ts=0.5ms4）电流反馈系数=1. 33V/A5）速度反馈系数=0.05Vmin/r6）电流滤波时间常数=0.5ms, =5ms7） =48V，=3.7A，=200r/min, , 电枢回路总电阻，电枢回路电磁时间常数，电源电压，给定ASR为10V， 要求： （1）电流超调，（2）空载起动到额定转速时的转速超调量3.5.2 电流环的设计（1）， （3.1）（2）根据设计要求，而且，因此可以按典型型系统设计。电流调节器选用PI型，其传递函数为：， （3.2）（3）选择电流调节器参数：=0.005s， （3.3）要求时，应该取，因此， （3.4）于是， （3.5）（4）校验近似条件：，1） 要求，现， （3.6）2） ，现， （3.7）3） 要求，现 ， （3.8）可见全部满足要求。（5）计算ACR的电阻和电容取，则，取。，取 ， （3.9），取 ， （3.10）按照上述参数，电流环可以达到动态指标为，因此满足设计要求。3.5.3 转速环的设计（1）确定时间常数：1）电流等效时间常数为：2）， （3.11）（2）ASR结构设计：根据稳态无静差以及其它动态指标要求，按典型型系统设计转速环，ASR选用PI调节器，其转速传递函数为：， （3.12）（3）选择ASR参数取h=5,则：， （3.13）， （3.14）， （3.15）（4）校验近似条件：， （3.16）1）要求：，现， （3.17）2）要求： ，现， （3.18）由上可见满足要求。（5）计算ASR电阻和电容取，则，取。， 取， （3.19），取， （3.20）（7） 校验转速超调量：， （3.21）当h=5时，=81.2%， （3.22）而， （3.23）因此， （3.24）可见转速超调量满足要求。（8） 校验过度过程时间：空载起动到额定转速的过度过程时间：， （3.25）可见满足设计要求。3.6 控制系统仿真利用MATLAB12软件对系统进行仿真，验证系统是否稳定。3.7 双闭环直流调速系统仿真示意图图3.8 转速波形图根据以上Simulink13仿真波形图中可以看出电机转速十分稳定。符合要求。第四章 壁面爬行机器人的控制系统设计4.1 引言控制系统是清洗爬壁机器人的核心部分，主要有PC机、PLC两大部分，主要任务是通过PLC完成爬壁机器人在壁面上的吸附使其不能发生滑落或倾覆、移动和清洗作业控制，机器人的爬行状态可以在上位机显示器上实时显示，并通过上位机操作控制。其总体结构如图控制系统要求：1） 控制系统结构小型、轻量化2） 移动功能 由方向键配合加、减速键控制机器人的全方位移动3） 作业功能 由功能按键分别对、刷子、喷嘴动力装置，实现机器人在壁面上的相应作业4） 显示功能 操作的功能/状态可由上位机实时显示5） 遥控功能 上位PC机控制PLC4.2 PLC的特点4.2.1抗干扰能力强，可靠性高：PLC是专为工业控制设计的9，能适应工业现场的恶劣环境。在PLC的设计和制造过程中，采取了多层次抗干扰14以及精选元件等措施，使PLC的平均无故障时间在2万小时以上。而本机器人是为基本放置户外的壁面清洗爬行而设计的，环境较差，因此需要抗干扰能力强，可靠性高，所以PLC比较适合。4.2.2易于操作和维护：PLC的控制程序可通过其专用的编程器输入到PLC的拥护程序存储器中。编程器不仅能对PLC的工作进行监控，使PLC的操作以及维护都很方便。此外，PLC还具有很强大的自我诊断能力，能随时检查自身的故障，并显示给操作远，使得能够迅速检查、判断故障原因，这些特点使机器人对检修作业非常有利。即便除了问题，也能快速找到原因，尽快恢复正常工作。4.2.3 PLC的功能：PLC可以在现场的输入信号作用下，按照预先输入的程序，控制现场的执行机构按照一定的规律进行操作，它有多种功能如：逻辑运算、定时器功能、移位、加减运算、条件判别、分支、跳转、暂存、译码、编码、BCD数转换等功能，4.2.4 PLC分类：（1）根据I/O点数分类14：PLC的输入、输出点数表明PLC可以从外部接收到多少输入量和向外部输出多少个输出量，实际上也就是PLC的输入、输出端子数。一般来说，点数多的PLC功能也相应较强。I/O点数在265点以下的称为小型机，一般只有逻辑运算、定时、计数、位移等功能，适用于开关量的控制，可用它实现条件控制、定时/计数控制、顺序控制等。I/O点数在265点至1024点的称为中型机，它除了具备逻辑运算功能，还增加了模拟量处理、算术运算、数据传送、数据通讯等功能，可以完成既有开关量、又有模拟量的复杂控制。I/O点数在1024点以上的称为中型机，其功能更为完善，具有数据处理、模拟量调节、联网通讯、监视、记录、打印等功能，可以进行中断控制、智能控制、远程控制等，可用于大规模的过程控制，构成分布式系统控制或整个工厂的集散系统。（2）根据结构、形状分类：从结构和形状上看，PLC可分为整体式模块式两种。一般的小型机多为整体结构。这种结构的PLC，其电源、CPU、I/O部件等都集中配置在一起，有的甚至都装在一块印刷电路板上，结构紧凑、体积小、重量轻、价格低、容易装配在工业控制设备的内部，比较适合生产设备的单机控制，整体式PLC的缺点是主机的I/O点数固定，使用不够灵活，维修也不方便。模块式结构的PLC各部分以单独的模块分开设置，如电源模块、CPU模块、输入模块、输出模块、以及其他模块等。这种PLC通常由机架底伴联结各模块，底板上有若干插座，使用时，各种模块直接插如机架底板即可。这种PLC配置灵活、装配方便、易于扩展、可根据控制要求灵活配置各种模块、构成功能不同的各种控制系统，一般大型机PLC均采用这种结构。模块式PLC的缺点是结构比较复杂，各种插件比较多，价格也比较高。（3）根据生产厂家分类PLC的生产厂家很多，每家厂家的PLC，其点数、容量、功能各有差异，但都自成系列，指令以及外设上都兼容，因此在选择PLC时若选择同一系列的产品，则可以使系统构成容易、使用方便。比较有代表性的PLC有：日本立石（OMRON）公司的C系列，三菱（MITSUBISHI）公司的F系列、东芝（TOSHIBA）公司的EX系列、富士（FUJI）公司的NB系列、美国哥德（GOULD）公司的M84系列、美国通用电气（GE）公司的GE系列、德国西门子（SIEMENS）公司的S5系列等。4.3 上位PC机与PLC通讯：4.3.1 引言PLC与个人计算机之间的通信一般是通过RS232C口进行的，信息交换的方式为字符串方式运用RS232通道，容易配置一个与计算机进行通信的系统。将所有软元件的数据和状态由可编程控制器送入计算机，由计算机采集这些数据，进行分析及运行状态监测。用计算机改变可编程控制器设备的初始值和设定值，从而实现计算机对可编程控制器的直接控制，一旦确定了可编程控制器的控制指令格式，就能方便地与具有RS232C口并能输出字符串的计算机通信。文中所研究的移动机器人是通过采用一台个人PC+PLC可编程控制器的结构实现机器人控制，可以充分利用PLC的可靠性高、适应性好、接口功能强、体积小以及组态灵活等优点。4.3.2 移动机器人控制功能要求控制系统总体框图如图1所示，其结构采用了上下两级计算机系统完成对机器人的控制。机器人控制器采用了模块化的体系结构。整个硬件系统以工业PC机作为机器人控制系统的硬件平台，通过PLC控制机器人各自由度的动作。上位PC机采用RS232端口PLC采用RS485端口与PLC之间通过端口转换器进行通信，采用主从应答方式。图4.1 控制系统总体框图上位PC机的主要任务是采集PLC中存储的被控对象运行状态参数，显示被控对象各部分的工作状态，通过AD采集卡采集传感器信号，根据需要向PLC发出读写命令，读数据时上位机通过通信口向PLC发出读数据命令，PLC响应命令并将数据准备好，上位机再次读通信I：1即可读到所需数据。写数据时，上位机通过通信I：1向PLC发布写命令及数据，PLC即可接收。PLC通信模块有多种上位机链接命令代码，微机通过向PLC发出不同的命令，可以灵活地对其位或字软设备以及特殊功能模块的缓冲区进行读写。4.3.3 PLC功能要求OMROM系列15PLC有用于读写的上位机链接通信的命令，通过执行读写命令，PLC可完成对被控对象各项功能的现场控制，开辟数据缓冲区，实时存储被控对象运行状态，供上位机查询。4.3.4 PLC与上位PC机的通信协议图4.2 上位机通讯程序流程框图OMROM系列PLC的CPU内设有RS一485端口与个人计算机进行上位机链接通信。上位机链接通信是通过在上位机和PLC之间交换命令和应答实现的，在一次交换中传输的命令或应答数据称之为一帧，一个帧最多可包含131个数据字符。上位机程序流程框图（如图4.2）所示。4.3.5 上位机发送命令格式号置于每个命令的开头，节点号设置在PLC的DM6648中，识别码和正文取决于传输的上位机链接命令。识别码设置2字符的命令代码，正文设置命令参数，终止符设置“ ”和回车(CHR$(13)两字符。表示命令结束。命令帧可以有最多l31个字符长，一个等于或大于132字符的命令必须分成若干帧。为了保证通信的安全性，必须对传送的数据进行校验，采取的主要措施是：增加一个结构检查序列(FCS)字符。FCS是一个转换成2个ASCII字符的8位数据，这8位数据为从帧开始到帧正文结束(即FCS之前)所有数据执行“异或”操作的结果。每次接收到一帧，计算FCS，与帧中所包含的FCS作比较，从而检查帧中间的数据错误。如果两者不相等，则认为传输数据出错。将检验到的出错数据放弃，并立即给上位机发送反馈信号要求重新发送数据。4.3.6 来自PLC的应答格式图4.3 PLC的应答格式号必须置于每个应答帧的开头，节点号设置在PLC的DM6648中，识别码返回2字符的命令代码，结束码表示命令完成的状态，即是否有错误发生，正文返回命令结果，FCS返回2字符帧检查顺序码，终止符设置“ ”和回车(CHR$(13)两字符，表示应答结束。4.3.7 移动机器人运动控制的实现移动机器人运动系统由运动电机（前进，后退）、方向电机（左转，右转）、清洗控制电机（刷毛向上，刷毛向下）组成，采用位控模块C200HWNCA13控制，通过位控模块的参数设置，可设定电机的运行方向、速度、运动距离以及起停加速度。机器人的电机动作命令字存储在DM2001一DM2008中，字的格式（如图4.4）所示。F1F2F3F4F5F6F7F8图4.4 字的格式Fx( =18)分别对应上述8个电机的运行标志位，通过PLC写DM区wD命令，上位机连续两次给Fx赋0000，0001，使对应的PLC中的继电器IR字位产生上升沿脉冲，启动对应的电机。要停止电机的运动，只需再给相应电机STOP位赋值。此外，增加设置Fx标志位，可要求几个电机联动。4.3.8 用VB60编程实现PLC与上位机的串行通信表4.1 MsConun控件的相关属性属 性 描 述CommPortSettingsPortOpenInputOutpu设置并返回通讯端口号以字符串的形式设置并返回波特率、奇偶校验、数据位、停止位设置并返回通讯端口的状态。也可以打开和关闭端口从接收缓冲区返回和删除字符Output 向传输缓冲区写一个字符串。上位PC机采用VB60编程16。在标准串口通信方面，VB60提供了具有强大功能的通信控件MSComm该控件屏蔽了通信过程中的底层操作，程序员只需设置和监视MSComm控件的属性和事件，就可以轻而易举地实现串行异步通讯。该控件可设置串行通信的数据发送和接收，对串口状态及串口通信的信息格式和协议进行设置。表4.1列出MSComm控件的相关属性。在发送控制命令字之前，必须先形成命令字。命令字通过分析主控界面上有关对象的取值形成，在程序中通过函数WriteData()向PLC中写标志位，通过函数ReadData()从PLC中读数据。帧检查顺序用函数FCS()。4.3.9 上位PC机的部分程序Private Sub Form Load()MSComm1CommPort=1设置通信端口号为COM 1MSComm1Settings=“96OO，E，7，2”设置波特率为9600bs、有奇偶校验、7位数据、2个停止位MSComm1PortOpen=True端口打开End Sub对上位机接收到的帧进行FCS检查Function FCS(S As String)As Integer Dim l As Integer，i AsIntegerl= Len(S)FCS=Asc(Mid(S，1，1)，返回字符串从第一位开始一个字符i = 2While(i0)answer=MSComm1Input读缓冲区字符WendEnd Sub4.3.10 PLC的部分程序。LD 25313上电常通标志位MOV(21)DM区标志传送到IR区DM 2100IR 0201LD 20100DIFU 23500微分指令LD 23500OUT 130043单元中NC一413X轴相对运动启动位END(01)4.3.11 结束语：按照上述设计方法和流程图，可以很方便地实现上位机PC与下位机PLC的通信，效率高，可靠性好，程序设计简单，减轻了整个控制系统软件的研制工作量，很好地满足了移动机器人运动控制的需要。4.4 PLC控制机器人响应动作4.4.1 输入：00000 总开关00001 电机A正转控制开关（机器人向前移动）00002 电机A反转控制开关（机器人向后移动）00003 电机B正转控制开关（机器人向左移动）00004 电机B反转控制开关（机器人向右移动）00005 继电器关断（清洗装置与
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