协作机器人编程系统的开发与研究

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联合国标准化组织对机器人的定义是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。机器人支持编程是区别其他操作机的主要因素,所以说协作机器人编程系统是协作机器人控制系统中的重要组成部分。本文以扬天不锐协作机器人为研究对象,开发了一种编程方式简单的协作机器人编程系统。本文的主要内容和创新点如下:首先,对协作机器人编程系统进行运动学建模,通过分析协作机器人语言需求,结合机器人语言和计算机语言的特点,开发了一种协作机器人语言指令集,该语言简单易学,可以实现基本运动、变量定义、位置定义、逻辑结构和外部通讯等功能,结合语言指令集开发了对应的脚本语言用以控制机器人按照编程要求运动。针对传统工业机器人在编程难度大的问题,开发了一种树状列表的编程方式,树状列表编程方式简单易学,无编程基础的人员也可以快速上手。针对图形化编程效率低,复杂程序可读性差等问题,开发了一种文本编程方式。针对一些特定功能的专用编程功能,开发了涂胶工艺模块,扩展了编程系统的开放性和灵活性。再次,基于机器人语言开发了一种解释器,确定解释器的总体结构,通过正则表达式和正规文法对词法进行分析,确定词法分析的有限自动机并画出对应的状态转移图,分析后通过FLEX实现词法分析器,对单词进行预处理和对符号进行处理。通过上下文无关文法规定语法规则,解决二义性和冲突后,使用BISON实现语法分析器,通过语法分析器生成对应抽象语法树,并对语法树进行解析,生成对应的脚本语言。特别的,通过哈希表对生成的变量进行管理,在变量数量过多会存在哈希冲突,采用链地址法和红黑树相结合的方法解决哈希冲突。最后,对编程系统进行实验和测试,搭建测试环境,通过使用编程系统编程开发环境进行程序编辑,生成对应的机器人语言程序文件,通过解释器进行程序文件解释,生成对应的脚本语言,生成的脚本语言控制机器人进行运动,实验结果表明机器人可以按照预期的轨迹及动作进行运动,验证了本文开发的协作机器人编程系统的实用性和适应性。
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