[发明专利]便携式机器人仿真开发器

权利要求书

1.一种便携式机器人仿真开发器，所述的便携式机器人仿真开发器包括PC微型计算机、单片机系统、控制电源，其特征是具有输入接口电路模块、输出功率驱动电路模块和“便携式机器人CAD系统”工具软件；在“便携式机器人CAD系统”工具软件支持下，通过计算机仿真，完成优化便携式机器人结构参数，仿真便携式机器人完成生产作业的运动轨迹，规划便携式机器人回程运动路径，自动编辑便携式机器人控制程序，以*.dxf图形文件保存图形数据等设计工作；根据控制需要，安装单片机系统、输入接口电路模块、输出功率驱动电路模块到便携式机器人各执行元件处，通过电缆相互连接，PC微型计算机和单片机系统连接；组成开发者、仿真开发器、便携式机器人一体化开发系统，通过仿真开发器操作、调试便携式机器人按给定的运动轨迹完成生产作业，调试便携式机器人符合生产作业要求后，将控制程序固化在存贮器EPROM内，*.dxf图形文件由AutoCAD软件读入绘制出机械图纸，完成便携式机器人的开发。

2.根据权利要求1所述的便携式机器人仿真开发器，其特征是单片机系统由MCS-51系列单片机芯片和外围电路组成；单独制作单元电路模块，安装在执行元件处；由控制程序控制，具有多种功能：作可编程控制器对生产作业过程作顺序控制，在各个工序中，对各执行元件作小信号输出控制；输入信号经输入接口电路模块输入单片机系统，单片机系统输出的控制信号，经输出功率驱动电路模块驱动各执行元件。

3.根据权利要求1所述的便携式机器人仿真开发器，其特征是输入接口电路由输入单列三脚插座、光电藕合集成块、输出单列四脚插座组成，单独制作单元电路模块，安装在执行元件处，将输入信号输入单片机系统。

4.根据权利要求1所述的便携式机器人仿真开发器，其特征是输出功率驱动电路由输入单列三脚插座、光电藕合集成块，集成驱动集成块、功率放大管、开关控制管、输出单列六脚插座组成，单独制作单元电路模块，安装在执行元件处，将驱动电压输出到执行元件。

5.根据权利要求1所述的便携式机器人仿真开发器，其特征是控制电源包括一组电压为6V的蓄电池，和一组电压为12V的蓄电池，两组蓄电池在电路上没有连接，电压为6V的蓄电池通过一条电缆和单片机系统连接，电压为12V的蓄电池通过另一条电缆和输入接口电路模块与输出功率驱动电路模块连接，将单片机系统和输入接口电路模块与输出功率驱动电路模块在电路上分离开。

6.根据权利要求1所述的便携式机器人仿真开发器，其特征是“便携式机器人CAD系统”工具软件优化便携式机器人结构参数，是以输入的便携式机器人结构参数和给定的生产作业运动轨迹，建立数学模型，以随机搜索法按便携式机器人的静力矩、惯矩、刚度和最佳减速比等项目，以提高便携式机器人运动精度和动态特性为目标值进行优化，给出便携式机器人优化结构参数，以数据文件形式保存。

7.根据权利要求1所述的便携式机器人仿真开发器，其特征是“便携式机器人CAD系统”工具软件仿真便携式机器人完成生产作业运动轨迹，是对便携式机器人运动方程求逆解，使运动轨迹上的目标位姿，转换为肩关节、肘关节、腕关节的关节角度值，应用计算机图形学，仿真便携式机器人完成生产作业运动轨迹，对通过生产作业运动轨迹仿真的便携式机器人结构参数，以数据文件形式保存，图形数据以*.dxf图形文件形式保存。

8.根据权利要求1所述的便携式机器人仿真开发器，其特征是“便携式机器人CAD系统”工具软件规划便携式机器人回程运动路径，是以仿真运动对应着机电一体化功能模块真实运动的方式，选择单步或组合运动命令，便携式机器人按选择命令作仿真运动，规划出便携式机器人回程运动路径以数据文件形式保存。

9.根据权利要求1所述的便携式机器人仿真开发器，其特征是“便携式机器人CAD系统”工具软件自动编辑使携式机器人控制程序，是将便携式机器人完成生产作业需要的动作，分解为大臂、小臂、手腕的单体运动和组合运动，分别编写、调试模块化程序并以数据文件形式保存；给定生产作业工艺条件，在可视化的开发界面中调入数据文件运行，连续仿真生产作业运动和回程运动路径的全过程，在仿真的同时，自动编辑成控制程序的初程序。

10.一种如权利要求1所述的便携式机器人仿真开发器的实用用途，其特征在于该用途用于开发便携式机器人，包括以下步骤：

A.运行“便携式机器人CAD系统”工具软件，在开发界面中开发便携式机器人；

B.在优化便携式机器人结构参数界面，以随机搜索法优化便携式机器人结构参数；

C.在仿真便携式机器人完成生产作业运动轨迹界面，应用计算机图形学，仿真便携式机器人完成生产作业运动轨迹，以*.dxf图形文件形式保存便携式机器人图形数据；

D.在规划便携式机器人回程运动路径界面，选择单步或组合运动命令，规划便携式关节型机器人回程运动路径；

E.在自动编辑便携式机器人控制软件界面，给定生产作业工艺条件，仿真生产作业轨迹和回程运动路径的全过程，自动编辑成控制程序的初程序；

F.在PC微型计算机上，由AutoCAD软件读入*.dxf图形文件，绘制出机械图纸；

G.在PC微型计算机上，汇编控制程序源程序，将汇编后的控制程序输入到单片机系统；

H.安装单片机系统、输入接口电路模块、输出功率驱动电路模块到便携式机器人各执行元件处，连接电缆，实际调试便携式机器人；

I.在PC微计算机上，将调试正确的控制程序，固化在存贮器EPROM内。