论文总字数：21209字

摘 要

机器人示教器终端作为操作人员与机器人进行交互的工具，可以控制机器人进行指定的活动，同时对机器人进行监控操作，本文旨在开发一个可以在主机之间进行文件传输的通信软件，并在学长的指导下将其移植到工业机器人示教盒软件中。

论文首先结合现有工作，围绕工业机器人系统开发需要，熟悉和了解了装配工业机器人控制系统的基本原理和人机交互管理功能，分析了示教器管理系统对通信功能的需求，并以此为本背景详细阐述了主机通信软件的需求。

接着根据需求分析，介绍了teachboxV3.2示教器和Linux QT的软件开发环境，并详细论述了通信方式和原理的论述。而后，在配置好软件开发环境的前提下，本文先采用基于socket的TCP协议以客户端/服务器的模式来实现主机通信软件的编程，并详细介绍了客户端和服务器的开发过程；接下来，结合多线程的方式，将主机通信软件移植到示教器管理系统中，并介绍了示教系统的通信过程。最后，合理的测试了主机通信软件和示教管理系统的通信功能，并分析了其性能。

关键词：工业机器人、示教盒、QT、以太网通信、TCP、socket

Development of Industrial Robots Teachbox and Communication Software Based on Embedded System

Abstract

Teaching-pendant is a significant human-machine interaction tool. Under the control of it, robots can complete specific activities and be monitored. This paper aims at developing communication software that can transfer file between hosts, and then migrate it into the industrial robots teaching-management system under the guidance of a upperclassman.

This thesis has combined the recent study, and has equipped a full knowledge of the rationale of building up the industrial robots control system and the management function of human-machine interaction on the basis of learning the development requires of industrial robots system. And it has analyzed the teaching-management system’s need for communication function. On this background, this paper has specifically presented the demand for host communication software.

According to the demand analysis, the teachbox V3.2 and the software development environment have been introduced. In addition, the communication theory and mode also have been discussed in detail.

Then, by applying the multi-thread approach, the host communication software is migrated into the teaching-management system. And the communication process of teachbox system is presented. Finally, the communication function of the host communication software and teaching-management system is tested reasonably, and its capacity has been analyzed.

Keywords: industrial robots, Teaching-pendant, QT, ethernet communication, TCP, socket

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 项目背景 1

1.1.1 目标 1

1.1.2 工业机器人技术介绍 1

1.1.3 机器人人机交互管理（示教终端）技术研究现状 2

1.2 设计基础 5

1.3 需求分析 5

1.3.1 示教软件（应用层）对通信的需求 5

1.3.2 主机间通信软件的需求 6

1.4 本文的主要内容 7

第2章 示教器终端及其通信模块设计 8

2.1 示教终端的架构设计 8

2.1.1 硬件环境配置 8

2.1.2 软件资源设计 9

2.1.3 整体设计 11

2.2 通信模块设计 12

2.2.1 通信方式的选择 12

2.2.2 通信协议的选择及理由 13

2.3 本章小结 16

第3章 程序开发 17

3.1 开发环境 17

3.1.1 系统的选择和配置 17

3.1.2 QT开发环境的配置 17

3.1.3 跨平台的编译与运行 18

3.2 主机间通信软件设计与开发 19

3.2.1 基于Socket的TCP协议实现 19

3.2.2 客户端软件 21

3.2.3 服务器端软件 22

3.3 将主机通信软件移植到示教终端 22

3.3.1 多线程的应用 22

3.3.2 示教系统通信过程 23

3.4 本章小结 23

第4章 主机通信及示教通信测试 24

4.1 主机通信软件测试 24

4.1.1 文件传输测试 24

4.1.2 测试评价 26

4.2 示教管理系统通信功能测试 26

4.2.1 通信功能测试 26

4.2.2 测试评价 29

4.3 本章小结 29

第5章 总结与展望 30

5.1 研究工作总结 30

5.2 研究工作展望 30

参考文献 1

致谢 2

绪论

项目背景

目标

本项目是以课题《装配机器人交互示教与管理控制系统开发与应用》为来源，为其开发以太网通信模块，实现机器人示教器与机器人控制器的信息交互。开发初期先在虚拟机系统下完成主机通信软件的编写，在可靠性测试后，利用多线程的方式将其移植到示教盒软件中，并进行跨平台编译，最后应用到示教器系统中。

工业机器人技术介绍

工业机器人是现代制造业中最为重要的自动化装备之一，它集成了机械电子、人工智能、计算机控制等诸多先进技术。1954年，工业机器人的概念由戴沃尔(美国)最早提出，随后其申请了专利。1959年在美国，第一台工业机器人诞生，机器人发展的新纪元由此开始了^[1]。

工业机器人的发展共经历了三个阶段：示教再现型、带感觉型、智能型。示教再现型，即第一代机器人，其可以进行储存和记忆，通过示教储存信息，工作时读取信息，指示执行机构重复再现示教操作，这类机器人目前仍然广泛适用于各国工业领域，如焊接、喷漆、搬运等，本文的示教通信模块就是为装配机器人交互与控制管理系统所来发的。第二代机器人，依靠传感器带有视觉、触觉等功能，并引导机器人工作，能够胜任装配、环境探测等较复杂工作，所以也被称为带感觉的机器人。第三代机器人，相比带感觉的机器人逼近具有更强的感知能力，而且能够根据人的命令，自行根据环境信息做出判断和决策，具有一定的逻辑思维。

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