工业机器人中C程序设计的应用

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关键词：C程序设计；工业机器人；应用

工业机器人的应用范围近年来有所扩大，部分原因是开发离线编程(OLP)系统使程序开发能够在虚拟环境中进行所带来的编程能力的进步。然而，OLP系统应用中的关键因素是其对物理机器人建模的准确性。理想的仿真模型与现实世界之间的偏差，导致OLP系统产生具有较大位置误差的机器人姿态。

一、工业机器人中的应用背景

机器人标定是一个被广泛研究的领域，已经产生了各种各样的解决方案。所提出的大多数方法都是通过建立模型结构来解决振动问题，然后是间接的，往往是不好的数值参数识别。本文介绍了一种新的基于C程序规划的逆静态运动学标定技术，用于建立和识别模型结构和参数。该技术具有识别真实标定模型的潜力，避免了传统方法存在的问题。介绍了该方法的基本原理，并给出了实验结果。任何成功的离线程序都必须包括一种补偿仿真和实际机器人之间的误差的方法。机器人校准技术是为了改进机器人的软件模型而设计的，以便它能够更好地反映实际机器人的行为。这些技术可以分为静态校准和动态校准。本文讨论静态校准的问题，更具体地说是反相校正。目的是改进机器人末端执行器位置与关节位置相关的运动学模型，传感器读数，以便更准确地表示其实际位置。[1]建立的机器人标定方法是基于经典的数学回归技术。它们通常适用于由用户预先指定的1非线性参数回归模型。这项工作中所采用的方法是完全不同的。模型关联系统输入到输出不是预先规定的，而是用C程序规划方法发展的非符号形式。该技术的主要优点是它并不局限于预先定义的模型结构，因此有可能产生一个比传统方法更完整、更精确的校准模型。

(一)传统建模技术最大的静态机器人标定研究是基于参数模型的，其目的是描述关节结构与末端执行器姿态之间的真实关系。该领域的大部分工作都是在аррliеdtоthеfоRWаrdkinеmаtiсmоdеlР=f(θ，ф)的正向校准方法上进行的。Тhis利用f模型的方程，利用参数向量ф进行标定，由关节构型计算末端效应位姿P。校准过程通常采用以下步骤进行：1.建立了一种基于先验工程知识的模型，该模型提供了模型的结构和标称参数值。2.建立了一套采样器位置，并对其实际位置进行了测量。[2]3.采用基于最小二乘拟合的数值方法，根据测量结果确定模型参数。实现了识别模型。基于精确参数的机器人标定模型开发中的重要问题是运动学模型的完备性和比例性，以及非几何效应的引入。当物理代数测量中的小变化可以用相应的相关模型参数的小变化来表示时，运动学模型被定义为成比例的。为了使模型完整，它必须能够充分描述运动链中连续关节的所有空间代数。基于Denavit和Hartenberg变换的基于样本的模型缺乏完备性和相称性，这导致了用非线性优化方法进行参数辨识时的不稳定性。如果该模型包含不足以精确描述机械手几何形状的参数，则该参数将同时考虑建模和未建模的影响。因此，物理参数和模型参数之间没有适当的关系。辨识算法可以找到最优的参数值，但是这些值是针对特定的不完全模型进行优化的，并且不能反映机器人的物理特性。连杆长度、关节方向、编码器偏差等几何参数的变化对定位误差的贡献最大，且假定为时不变，便于建立补偿方案以提高定位精度。非几何效应如关节偏心和柔度、静挠度和热效应对误差的贡献较小，但意义重大。然而，他们的影响。是一个参数化的滴定模型，并且经常依赖于操纵器和有效载荷。[3]

(二)确定性建模技术同时建模几何和非几何的困难导致了各种交替技术。其中，位置误差是用1种非参数模型来近似的。泛函逼近理论提供了各种基于单位多项式和多元多项式的逼近模型和方法。题名/责任者：Reach，Spline，Bezier曲线，小波，Fourier级数，人工神经网络。根据数据在一定区间内的逼近特性，选择了一个近似模型，并对该数据进行拟合或训练。然而，由于这些近似模型是非参数的，因此，模型参数与待逼近数据的物理性质之间没有任何关系。他们只有在他们接受训练的时间范围内才能有效，并且无力或无力外推或推广到这些范围以外的范围内。[4]

二、C程序设计在工业机器人中的应用

C程序编程涉及原始实体计算机程序的进化综合。得到的结果是能够解决问题的符号计算机程序。C程序编程和itsterminology的主要原理(基于LISP编程语言)是由Koza开发的。该技术已被广泛应用，包括结构化过程建模，非线性系统参数辨识。机器学习和人工智能，但其在机器人校准领域的应用被认为是全新的。[5]

(一)正在适应的结构C程序算法被设计用来修改或调整解的编码，通常是字符串，通常是固定长度的结构。例如，这些字符串可能对应于一个特定变量或一组变量的数值。在C程序学编程中，个体结构经历了适应性，是按层次结构的计算机程序。因此，从那时起。编写一个计算机程序来解决任何问题都是可能的，这些程序具有跨越аррliеdtоthеfоRWаrdkinеmаtiсmоdеlР=f(θ，ф)任意大范围的能力。搜索空间。由Koza提出的被称为s表达式的进化程序表示由终端节点和非终端节点组成的根标记树。终端和非终端集是由该问题定义的，是农业编程算法用于编写程序的唯一资源。终端集通常包含常量、变量或其他原语问题域依赖的实体，例如没有参数的函数或命令。使用本文中使用的符号回归，终端集还可以包含临时随机常数9i，它在每次选择终端时在指定范围内返回一个随机数，非终端集可能包含算术；三角函数、布尔函数、条件算子和依赖于问题域的函数，例如机器人中的运动语句。[6]

（二）使用运算符对于这两个集合来说，拥有解决问题的程序所必需的所有组件是很重要的。此外，所有节点，特别是函数节点，都必须遵守闭包属性；因此，任何节点的计算结果总是定义良好，对于任何参数组合都是有效的。由于C程序规划在程序的构造方式上通常是不受约束的(除了定义了最大树深外)，因此需要通过重新定义所有可能在某些情况下导致未定义结果的操作符来防止可能的无效操作。例如，在使用除法运算符时，必须引入受保护的除法a%b，以防止因可能的除法而产生的无效结果为零。平方根SQRTp(X)和对数mlogp(X)可能需要类似的保护版本。

三、结束语

综上所述，机器人标定是一个被广泛研究的领域，已经产生了各种各样的解决方案。通过C语言程序设计课程与工业机器人控制技术结合，这些都需要我们不断加深研究。

参考文献：

[1]俞国印.基于Arm-Linux嵌入式转动角度采集系统的研制及其应用[D].内蒙古:内蒙古科技大学,2014.

[2]朱剑.基于DSP与USB的移动机器人运动控制系统研究与开发[D].山东:山东大学,2008.

[3]张照磊.基于STC12C5A60S2单片机教学用机器人控制系统设计[D].江苏:苏州大学,2017.

[4]雷晓丽.基于Trio运动控制器的四自由度机器人控制系统设计[D].陕西:陕西科技大学,2011.

[5]王艳会，钟诚.从《CPrimerPlus》看国内外计算机专业C程序设计课程教学方法的区别[J].教书育人(高教论坛)，2020(5):106-107.

[6]曹清清,刘艳,马萌,等.基于社会网络分析理论的高职“C#程序设计基础”在线开放课程交互行为研究[J].科教导刊,2020(15):32-33.

作者：王才德 单位：南京江宁高等职业技术学校