系統技術在碼垛機器人設計應用分析

楊忠義 王鑫 張炯 姜峰 郝舉紅

摘要：本文分析了系統技術在碼垛機器人設計中的設計與應用，系統技術就是以整體的概念組織應用各種相關技術。從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互有機聯系的著干個概念單元，以功能單元為子系統進行二次分解，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逐級分解，直到能夠找出一個可實現的技術方案。深人了解系統的內部結構和相互關系，把握系統外部聯系，對系統設計和產品開發十分重要。

關鍵詞：系統；接口技術；通信接口技術；單片機；設計

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

1 系統技術基本概念

碼垛機器人設計技術是在微型計算機為代表的微電子技術、信息技術迅速發展，向機械工業領域迅猛滲透，機械電子技術深度結合的現代工業的基礎上，綜合應用機械技術、微電子技術、信息技術、自動控制技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術及軟件編程技術等群體技術，從系統理論出發，根據系統功能目標和優化組織結構目標，以智力、動力、結構、運動和感知組成要素為基礎，對各組成要素及其間的信息處理，接口耦合，運動傳遞，物質運動，能量變換進行研究，使得整個系統有機結合與綜合集成，并在系統程序和微電子電路的有序信息流控制下，形成物質的和能量的有規則運動，在高功能、高質量、高精度、高可靠性、低能耗等諸方面實現多種技術功能復合的最佳功能價值系統工程技術。

系統技術就是以整體的概念組織應用各種相關技術，從全局角度和系統目標出發，將總體分解成相互有機聯系的若干個概念單元，以功能單元為子系統進行二次分解，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逐級分解，直到能夠找出一個可實現的技術方案。深人了解系統的內部結構和相互關系，把握系統外部聯系，對系統設計和產品開發十分重要。

2 系統技術基本分類及簡要分析

從以上的分析可以知道，接口技術是系統技術中一個重要方面，它是實現系統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系統間電信號的連接；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，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學習的難度，在目前的單片機通信接口技術的學習中，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選擇的單片機進行實例教學，然后根據單片機自身的特點，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 系統技術的實際應用

在日常生活中人們熟悉的自行車是個非常典型的機械產品。設計自行車首先要從結構設計人手，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，就離不開控制技術與現代控制技術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?？梢姍C械技術離不開力學、機械學、控制和加工工藝學的支持。近年來，由于超大規模集成電路技術的發展，計算機技術得到了快速發展，機械技術的四個支柱學科也隨之發生了很大的變化。

接口技術在很多范圍內都進行了很好的應用，但是在實際的應用時，在具體的控制環節中，單片機通常作為控制系統的核心，被集成在系統中，甚至是直接焊接在電路上，這樣單片機內的程序就固定了，無法通過改變單片機的程序，從而實現控制功能的改變，一些經常需要改變的加工環節中，單片機就不能采用焊接的方式，而是插在系統的電路板上，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的，插拔到一定次數時，單片機就無法繼續使用，雖然利用最新的單片機通信接口技術，可以實現在線寫入程序，極大的改善了單片機通信接口技術的應用環境，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 結束語

通過全文分析系統技術在碼垛機器人設計中，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勢在于方便、精確，能夠在多個領域進行，并起到了重要的控制作用。未來發展中，系統技術將更加自動化以及智能化，從而實現智能化的人們生活方式。系統技術通過綜合利用現代高新技術的優勢，在提高精度、增強功能、改善操作性和使用性、提高生產率和降低成本、節約能源和降低消耗、減輕勞動強度和改善勞動條件、提高安全性和可靠性、簡化結構和減輕重量、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經濟效益和社會效益，促使社會和科學技術又向前大大邁進了一步。

參考文獻

[1] 碼垛機器人設計技術手冊編委會.碼垛機器人設計技術手冊[M].北京：機械工業出版社，1994.

[2] 魏慶福.STD 總線工業控制計算機的設計與應用[M].北京：科學出版社，1992.

[3] 張立勛，王立權，楊勇.機械電子學[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學出版社.

[4] 鄭堤，唐可洪.碼垛機器人設計設計基礎[M].北京：機械工業出版社，1997.

基金項目：黑龍江省大學生創新創業訓練計劃項目《高性能碼垛機器人及其控制系統的研制》（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。

（作者單位：哈爾濱遠東理工學院）