外文翻译使用远程网络控制系统的三轴机器人.docx

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外文翻译使用远程网络控制系统的三轴机器人

使用远程网络控制系统的三轴机器人

Min-ChieChiu,Tian-SyungLan,Ho-ChihCheng

自动控制工程系，中州技术学院，彰化，台湾，中国

宇达商业科技大学资讯管理系，苗栗县，台湾，中国

摘要对于石油行业，在有发生瓦斯爆炸危险的工作区使用防爆设备以降低风险，如空气驱动装置，这对于避免爆炸是必不可少的。

此外，使用一个可视化的监测系统和网络的远程操作的机器人，以达到节省人力的目的。

然而，要克服昂贵的人力成本的缺点和提高防爆区域的安全，提出了使用远程网络控制一个三轴机器人的系统控制。

在本文中，三轴的机器人可以经由USB协议被在线监视。

此外，它也可以通过点击客户端PC上的VB接口的命令，利用TCP/IP协议远程操作。

因此，远程控制三轴机器人不仅能在严重和危险的情况下为人们工作，而且还可以降低人力成本。

关键词：

三轴机器人，远程网络监控

1.简介

在现代世界发展的新趋势，机器人开始感觉到他们的存在。

为了提高这个过程，并减少不必要的人力，各种工业机器人已被广泛开发[1]。

传统的机器人已被禁止在爆炸危险区使用电机驱动。

为了克服这个缺点，需要一个新的设计要求的防爆电机[2]。

但是，它是非常昂贵的。

因此，在石油工业中为避免引起爆炸的火花，空气驱动装置对于防止爆炸是必要的[3,4]。

目前，各种机器人已被提出，但是他们缺乏远程机器人和用户之间的交互性。

为了在危险的工作区手动操作机器人执行特定的工作，一个空气系统驱动的远程控制机器人是非常重要的。

在本文中，三轴机器人配备一个网络摄像头，它可以通过USB协议进行在线监视。

显然，远程控制三轴机器人不仅可以为人们在动荡和危险的情况下工作，还可以降低人力成本。

因此，一个基于PC的控制系统使用VB在一个服务器电脑和客户端PC通过RS232/RS485协议建立接口。

2.基于PC的远程控制系统

用于减少人力的工业加工的自动化系统是随处可见。

正如图1中，使用两个VB经由网络接口（一个服务器中的PC和另一个在客户端中的PC）和Web摄像头已建立的远程三轴机器人系统。

正如在图2中所示，施加两种系统模量（7060D和7520）中的远程监视/控制系统。

由于RS232协议传送的距离超过十五米时信号会产生严重的衰减，一个新建议的协议（RS485）在长距离传输时信号衰减的影响是微不足道的[5,6]。

在这里，7520是一个从RS232—RS485协议的转换设备[7,8]。

通过RS232/RS485转换器从服务器PC发出的命令将被发送到其他模量。

电磁控制阀的硬件如图3所示用于操纵的活塞运动（即机器人臂的运动）使用一个7060D模块的DI/O（数字输入和输出），被发射的信号从一个服务器PC通过一个7520A模块（从RS232，RS285协议转换器）。

正如图4所示，电磁控制阀7060模块通过使用一个VB接口的服务器PC上一个RS232/RS485协议触发数字信号输出。

控制阀的位置状态会从控制阀（a0,a1,b0,b1,c0,andc1）传送的磁信号被7060模块的数字输入信号检测到。

图1远程三轴机器人系统图2两种模块

图3三个电磁控制阀相对于活塞的图表

图4导线连接的模块

正如在图5和图6中所示，用户可以通过点击的移动按钮通过VB服务器PC和客户端PC上的对话相关的电磁控制阀操纵机器人的手臂。

此外，当前位置活塞A，B和C监测的灯光A+，A-，B+，B-，C+，和C-可以在服务器和客户端PC的VB对话框中控制。

气动机械臂在被执行之前，系统在系统的测试图的基础上进行确认。

正如在图7中所示，三个电磁控制阀的信号的操纵过程中将被重新检查。

此外，也可以通过单击命令按钮，在PC界面上VB的对话框中触发相关的活塞将灯光A+，A-，B+，B-，C+，和C-作出回应。

图5VB对话框（PC服务器）手动移动机器人的手臂

要监视在线的真实运动的机器人手臂，需要安装一个网络摄像头。

机器人手臂的图像将被捕获，并通过一个USB协议发送回至服务器电脑。

此外，图像将通过TCP/IP协议被传输到客户端电脑。

图6VB对话框（PC客户端）手动移动机器人的手臂

3.结果与讨论

3.1结果

正如在图5和图6上所示，使用两个VB的接口（一个中的服务器的PC和客户端中的pc），通过网络与Web摄像头的一个三轴机器人的远程控制已经成功建立。

在客户端电脑可以被操纵，TCP/IP协议的基础上，应先连接电脑的服务器和在客户端的电脑对话中输入IP地址和运输端口号。

要保持的机器人臂的特定移动，6个按钮（x轴正向，x轴向后，y轴转发，y轴向后，z轴的正向，和z轴向后，）对应于服务器电脑VB对话框的上选择机器人的动作。

3.2讨论

用户可以通过服务器PC和客户端PC操纵机器人手臂。

VB界面所示的机器人手臂（活塞的位置的电磁信号）的状态将通过TCP/IP协议被发送到PC客户端。

点击在客户端PC的命令，也将被发送到服务器的PC导致的电磁控制阀的动作，从而通过切换空气路径控制所述活塞的活塞运动。

同时，活塞的位置信号将被转换成的灯光A+，A-，B+，B-，C+，和C-显示在两个VB在PC服务器和客户端的对话框上。

此外，机器人手臂的图像通过USB协议将被捕获并发送到服务器PC。

通过TCP/IP协议图像将从PC服务器传输到PC客户端。

4.结论

这证明该远程控制系统控制的空气驱动三轴机器人手臂节省了人力，避免了爆炸，并提高了工业生产过程。

传统的机器人已被禁止在危险爆炸区使用电机驱动。

此外，另一种用电气马达防爆的设计是昂贵的。

因此，为了节省人力，避免发生爆炸的危险，同时，降低成本费用，使用空气驱动的机器人手臂是必要的。

空气驱动的机器人在无火花化学过程中，并使用VB对话可以安全地和远程操纵，它通过RS232/RS485协议，利用电磁控制阀，以触发一个空气驱动的活塞。

此外，通过经由USB协议的监控机器人臂运动的图像发送到服务器电脑。

此外，机器人运动的图像将通过TCP/IP协议被转发到客户端电脑机。

在客户端PC的用户也可以在客户端PC使用VB界面通过TCP/IP协议操纵机器人运动。

因此，应当指出，如果在危险的工作环境中进行操作时，使用远程网络监视/控制系统控制空气驱动的机械臂，工人/植物和工业过程的安全和效率将得到改善。

5.致谢

作者感谢财政支持这个项目（CCUT-AI-96-AC02）。

笔者感谢匿名审稿人友情提供的建议和意见，以改进这项工作。

6.参考文献

[1]M.C.Chiu,L.J.YehandY.C.Lin,“TheDesignandApplicationofaRoboticVacuumCleaner,”JournalofInformation&OptimizationSciences,Vol.30,No.1,2009,pp.39-62.

[2]H.A.AkeelandA.J.Malarz,“ElectricRobotforUseinaHazardousLocation,”UnitedStatesPatent4984745,2002.

[3]Users’GuidebookforExplosionProtectionElectricFacility,Guildline,RIIS-TR-94-2,NationalInstituteofIndustrialSafety,1994.

[4]M.-R.LinandC.-Y.Chen,“ApplicationsofInherentlySaferDesignonIndustrialProcesses,”ChemicalEngineering,Vol.47,No.1,2000,pp.41-51.

[5]M.C.Chiu,“AnAutomaticThermalControlonGreen-houseUsingNetworkRemoteControllingSystem,”JournalofAppliedSciences,Vol.10,No.17,2010,pp.1944-1950.

[6]M.C.Chiu,“AMulti-FunctionAquariumEquippedwithAutomaticThermalControl/Fodder-Feeding/WaterTreat-mentUsingNetworkRemoteControllingSystem,”InformationTechnologyJournal,Vol.9,No.7,2010,pp.1458-1466.

[7]M.C.Chiu,“TheStudyofRemoteNetworkMonitoringandControllingSystemonThermalProcedure,”in:

Y.-L.Chang-HwaandC.-H.Chai-Ialley,Eds.,TheProceedingsof2008AcademicJointVenture,2008.

[8]M.C.Chiu,H.C.ChengandM.J.Hsu,“TheStudyofRemoteNetworkMonitoringandControllingSystemonGas-DrivenRobotic,”TheProceedingsofMechanics,Light,andElectricity,San-JohnsTechnicalUniversity,Taipei,2008.

AThree-AxisRobotUsingaRemoteNetworkControlSystem

Min-ChieChiu,Tian-SyungLan,Ho-ChihCheng

DepartmentofAutomaticControlEngineering,ChungchouInstituteofTechnology,Changhua,Taiwan,China

DepartmentofInformationManagement,YuDaUniversity,Miaoli,Taiwan,China

E-mail:

tslan888@.tw

ReceivedAugust7,2010;revisedOctober8,2010;acceptedOctober18,2010

AbstractForthepetroleumindustry,toreducetheriskofagasexplosionindangerousworkingareas,theuseofexplosion-proofequipmentsuchasair-drivendeviceswhicharefreefromexplosionsbecomesessential.Moreover,forthepurposeofsavingmanpower,aremoteoperationusingarobotviaavisualmonitoringsystemandanetworkisused.However,toovercomethedrawbackofcostlymanpowerandtoimprovesafetyinexplosion-pronezones,athree-axisrobotusingaremotenetworkcontrolsystemisproposed.Inthispaper,thethree-axisrobotcanbemonitoredonlineviatheUSBprotocol.Furthermore,italsocanberemotelymanipulatedviatheTCP/IPprotocolbyclickingthecommandoftheVBinterfaceontheclientpc.Consequently,theremote-controlthree-axisrobotcannotonlyworkforpeopleinsevereanddangerouscircumstancesbutalsocanreducethecostofmanpower.

Keywords:

Three-AxisRobot,RemoteNetworkMonitoring

1.Introduction

Asnewtrendsinthemodernworldevolve,robotsbegintomaketheirpresencefelt.Inordertoimprovetheprocessandreduceunnecessarymanpower,variousindustrialrobotshavebeenwidelydeveloped[1].Traditionalrobotdrivenbyelectricalmotorusedinadangerousexplosionzonehasbeenprohibited.Toovercomethedrawback,anewdesignofexplosionproofforanelectricalmotorisrequired[2].However,itisextremelyexpensive.Therefore,toavoidexplosionscausedbysparksinthepetroleumindustry,anair-drivendevicewhichisexplosionfreeisnecessary[3,4].Currently,variousrobotshavebeenpresented;however,theylackremoteinteractivitybetweentherobotandtheuser.Inordertomanuallyoperatearobottoexecuteaspecificjobinadangerousworkingarea,aremote-controlrobotsystemdrivenbyairisvital.Inthispaper,thethree-axisrobotequippedwithawebcamera,whichcanbemonitoredonlineviatheUSBprotocol,isestablished.Obviously,theremote-controlthree-axisrobotnotonlycanworkforpeopleinvolatileanddangerouscircumstancesbutalsocanlowerthecostofmanpower.Consequently,aPC-basedcontrolsystemisconstructedusingaVBinterfaceinbothaseverpcandaclientpcviatheRS232/RS485protocol.

2.APC-BasedRemoteControllingSystem

Automationsystemsusedinindustrialprocessingtoreducemanpowerareseeneverywhere.AsindicatedinFigure1,aremotethree-axisrobotsystemusingtwoVBinterfaces（oneintheseverpcandtheotherintheclientpc）viaanetworkandawebcamerahasbeenestablished.

AsindicatedinFigure2,twokindsofsystemmodulus（7060Dand7520）areappliedintheremotemonitoring/controlsystem.BecauseoftheseriousdecayofthesignalforaRS232protocoltravelingoveradistanceoffifteenmeters,anewprotocol（RS485）inwhichtheeffectofsignaldecayistrivialforlong-distancetransportationisrecommended[5,6].Here,the7520moduleisaprotocoltransferdevicefromRS232toRS485[7,8].AcommandemittedfromtheseverpcwillbesenttoothermodulusviatheRS232/RS485converter.

ThehardwareoftheelectromagneticcontrolvalveshowninFigure3isusedtomanipulatethepistonmotion（i.e.,themotionoftheroboticarm）usinga7060Dmodule’sDI/O（digitalinputandoutput）thatisemittedfromaseverpcviaa7520Amodule（aprotocoltranslatorfromRS232toRS285）.AsindicatedinFigure4,theelectromagneticcontrolvalvewillbetriggeredbythedigitaloutputsignalofthe7060moduleviaaRS232/RS485protocolusingaVBinterfaceontheseverpc.Thestatusofthepistonpositionswillbealsodetectedbythedigitalinputsignalofthe7060moduletransmittedfromthemagneticsignals（a0,a1,b0,b1,c0,andc1）ofthepistons.

Figure1.Aremotethree-axisrobotsystem.Figure2.Twokindsofmodulus.

Figure3.Thediagramofthepistonswithrespecttothreeelectromagneticcontrolvalves.

AsindicatedinFigures5and6,theusercanmanipulatetherobot’sarmbyclickingthemovementbuttontoactuatetherelatedelectromagneticcontrolvalveviatheVBdialogueonboththepcseverandthepcclient.Moreover,thecurrentpositionofpistonsA,B,andCwillbemonitoredbythelightsofA+,A–,B+,B–,C+,andC–intheVBdialoguesinpcserverandclient.

Beforethegasroboticarmisperformed,thesystemconfirmationiscarriedbasedonasystemtestingdiagram.AsindicatedinFigure7,thesignalsofthreeelectromagneticcontrolvalveswillberecheckedduringthemanipulatingprocess.Besides,therelatedpistontriggeredbyclickingthecommandbuttonintheVBdialoguewillalsoberespondedtothelightsofA+,A–,B+,B–,C+,andC–inpc’sinterface.

Tomonitortherealmotionofroboticarmonline,awebcameraisinstalled.TheimageoftheroboticarmwillbecaughtandsentbacktotheseverpcviaaUSBprotocol.Moreover,theimage

willbetransmittedtotheclientpcviatheTCP/IPprotocol.

Figure4.Thewireconnectionsofthemodulus.

3.ResultsandDiscussion

3.1.Results

AsindicatedinFigures5and6,theremotecontrolofathree-axisrobotusingtwoVBinterfaces（oneintheseverpcandtheotherintheclientpc）viaanetworkandawebcamerahasbeenestablishedsuccessfully.Beforetheclientpccanbema