系統(tǒng)技術(shù)在碼垛機器人設(shè)計應用分析

楊忠義 王鑫 張炯 姜峰 郝舉紅

摘要：本文分析了系統(tǒng)技術(shù)在碼垛機器人設(shè)計中的設(shè)計與應用，系統(tǒng)技術(shù)就是以整體的概念組織應用各種相關(guān)技術(shù)。從全局角度和系統(tǒng)目標出發(fā)，將總體分解成相互有機聯(lián)系的著干個概念單元，以功能單元為子系統(tǒng)進行二次分解，生成功能更為單一和具體的子功能單元。這些子功能單元同樣可繼續(xù)逐級分解，直到能夠找出一個可實現(xiàn)的技術(shù)方案。深人了解系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相互關(guān)系，把握系統(tǒng)外部聯(lián)系，對系統(tǒng)設(shè)計和產(chǎn)品開發(fā)十分重要。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)；接口技術(shù)；通信接口技術(shù)；單片機；設(shè)計

碼垛機器人設(shè)計以各種各樣的形式滲透到了社會的各個角落，社會生產(chǎn)、家庭生活、交通運輸、航空航天及海洋開發(fā)都在使用碼垛機器人設(shè)計產(chǎn)品，都離不開碼垛機器人設(shè)計技術(shù)。碼垛機器人設(shè)計概念也普遍被人們所接受。碼垛機器人設(shè)計技術(shù)是機械技術(shù)向自動化、智能化方向發(fā)展的必然產(chǎn)物，它的產(chǎn)生和發(fā)展具有廣泛的技術(shù)基礎(chǔ)和社會基礎(chǔ)。碼垛機器人設(shè)計技術(shù)的核心是機械技術(shù)和電子技術(shù)，而力學、機械學、加工工藝學和控制構(gòu)成了機械技術(shù)的四大支柱學科，即使一個簡單的機械產(chǎn)品的設(shè)計也都需要以上技術(shù)的支持。系統(tǒng)技術(shù)是碼垛機器人設(shè)計應用中的一個重要方面。

1 系統(tǒng)技術(shù)基本概念

碼垛機器人設(shè)計技術(shù)是在微型計算機為代表的微電子技術(shù)、信息技術(shù)迅速發(fā)展，向機械工業(yè)領(lǐng)域迅猛滲透，機械電子技術(shù)深度結(jié)合的現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)上，綜合應用機械技術(shù)、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感測試技術(shù)、電力電子技術(shù)、接口技術(shù)及軟件編程技術(shù)等群體技術(shù)，從系統(tǒng)理論出發(fā)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標和優(yōu)化組織結(jié)構(gòu)目標，以智力、動力、結(jié)構(gòu)、運動和感知組成要素為基礎(chǔ)，對各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運動傳遞，物質(zhì)運動，能量變換進行研究，使得整個系統(tǒng)有機結(jié)合與綜合集成，并在系統(tǒng)程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質(zhì)的和能量的有規(guī)則運動，在高功能、高質(zhì)量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現(xiàn)多種技術(shù)功能復合的最佳功能價值系統(tǒng)工程技術(shù)。

系統(tǒng)技術(shù)就是以整體的概念組織應用各種相關(guān)技術(shù)，從全局角度和系統(tǒng)目標出發(fā)，將總體分解成相互有機聯(lián)系的若干個概念單元，以功能單元為子系統(tǒng)進行二次分解，生成功能更為單一和具體的子功能單元。這些子功能單元同樣可繼續(xù)逐級分解，直到能夠找出一個可實現(xiàn)的技術(shù)方案。深人了解系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和相互關(guān)系，把握系統(tǒng)外部聯(lián)系，對系統(tǒng)設(shè)計和產(chǎn)品開發(fā)十分重要。

2 系統(tǒng)技術(shù)基本分類及簡要分析

從以上的分析可以知道，接口技術(shù)是系統(tǒng)技術(shù)中一個重要方面，它是實現(xiàn)系統(tǒng)各個部分有機連接的保證。接口包括電氣接口、機械接口和人一機接口電氣接口實現(xiàn)系統(tǒng)間電信號的連接；機械接口則完成機械與機械部分、機械與電氣裝置部分的連接；人一機接口提供了人與系間的交互界面。

研究接口技術(shù)，主要就是對單片機每個接口的功能進行分析，由于目前市面上的單片機型號較多，而且每種單片機的接口都會有一定的變化，這在一定程度上提高了單片機通信接口技術(shù)學習的難度，在目前的單片機通信接口技術(shù)的學習中，通常都會選擇一種單片機作為參考，在日常的教學過程中，單片機接口的功能都是根據(jù)選擇的單片機進行實例教學，然后根據(jù)單片機自身的特點，雖然單片機型號的不同，接口的功能會有一定的差異，但是總體的變化不大，單片機接口的整體功能相同，只是相同功能接口的位置會有所變化，這樣實例教學時，在單片機通信接口的功能介紹完成后，只需要進行一定的拓展，學生們就能夠很清楚的了解到其他單片機的接口分布，而且在單片機應用之前，通常需要一些軟件對單片機接口的功能進行測試，由于單片機在實際的應用過程中，需要通過一些軟件來進行程序的編譯，并寫入到單片機中，為了保證編寫程序的準確性，通常都會在模擬軟件中，對單片機的運行情況進行模擬，這樣在模擬的過程中，也能夠知道單片機每個接口的功能。

3 系統(tǒng)技術(shù)的實際應用

在日常生活中人們熟悉的自行車是個非常典型的機械產(chǎn)品。設(shè)計自行車首先要從結(jié)構(gòu)設(shè)計人手，若使其具有一定的功能、外觀形狀和負載能力，就必須進行力學計算和機械設(shè)計，這就離不開力學和機械學；若使其具有定的運動性能，如方向控制、速度控制、煞車制動等，就離不開控制技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)不同的是它所采用的是手動控制而不是自動控制；要制造一輛自行車，加工工藝學當然也是不可缺少的技術(shù)?？梢姍C械技術(shù)離不開力學、機械學、控制和加工工藝學的支持。近年來，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，計算機技術(shù)得到了快速發(fā)展，機械技術(shù)的四個支柱學科也隨之發(fā)生了很大的變化。

接口技術(shù)在很多范圍內(nèi)都進行了很好的應用，但是在實際的應用時，在具體的控制環(huán)節(jié)中，單片機通常作為控制系統(tǒng)的核心，被集成在系統(tǒng)中，甚至是直接焊接在電路上，這樣單片機內(nèi)的程序就固定了，無法通過改變單片機的程序，從而實現(xiàn)控制功能的改變，一些經(jīng)常需要改變的加工環(huán)節(jié)中，單片機就不能采用焊接的方式，而是插在系統(tǒng)的電路板上，這樣在進行程序改寫時，就可以將單片機拿下來，寫入程序后，再將單片機插入到電路中，但是考慮到單片機的接口是有插拔次數(shù)的，插拔到一定次數(shù)時，單片機就無法繼續(xù)使用，雖然利用最新的單片機通信接口技術(shù)，可以實現(xiàn)在線寫入程序，極大的改善了單片機通信接口技術(shù)的應用環(huán)境，但是在實際的應用過程中，還是需要注意單片機通信接口的壽命問題，當單片機出現(xiàn)問題需要換一個單片機使用時，應該注意型號必須與之前的完全相同，為了保證單片機通信接口功能的相同，應該對每個接口的功能進行測試。

4 結(jié)束語

通過全文分析系統(tǒng)技術(shù)在碼垛機器人設(shè)計中，其存在的意義重大，并且能夠在很大程度上得到了廣泛應用其主要的優(yōu)勢在于方便、精確，能夠在多個領(lǐng)域進行，并起到了重要的控制作用。未來發(fā)展中，系統(tǒng)技術(shù)將更加自動化以及智能化，從而實現(xiàn)智能化的人們生活方式。系統(tǒng)技術(shù)通過綜合利用現(xiàn)代高新技術(shù)的優(yōu)勢，在提高精度、增強功能、改善操作性和使用性、提高生產(chǎn)率和降低成本、節(jié)約能源和降低消耗、減輕勞動強度和改善勞動條件、提高安全性和可靠性、簡化結(jié)構(gòu)和減輕重量、增強柔性和智能化程度、降低價格等諸名方面都取得了顯著的技術(shù)經(jīng)濟效益和社會效益，促使社會和科學技術(shù)又向前大大邁進了一步。

參考文獻

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基金項目：黑龍江省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目《高性能碼垛機器人及其控制系統(tǒng)的研制》（項目編號：201713301006）階段性成果。

作者簡介：楊忠義（1996—），男，四川宜賓人，哈爾濱遠東理工學院本科在讀，研究方向：機器人應用技術(shù)。

（作者單位：哈爾濱遠東理工學院）