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业机器人的坐标系的建立及其坐标变换。机器人的坐标系及其坐标变换是机器人运动学的基础，它直接关系到运动求解的难易程度。(2) ABB-IRB 2400/10 型工业机器人的运动学分析。主要研究了机器人的正向运动学和逆向运动学。正向运动学为求解机器人的工作空间提供理论依据，逆向运动学是在笛卡尔空间规划机器人轨迹的基础。(3) ABB-IRB 2400/10 型工业机器人的工作空间。求解机器人的工作空间是为轨迹规划做准备工作。(4) 规划ABB-IRB 2400/10 型工业机器人在关节空间的轨迹。(5) 建立ABB-IRB 2400/10型工业机器人的模型，在Pro/Mechanism模块里进行运动仿真，并分析仿真结果。(6) 验证性实验。框架结构如图1-1所示。
Pro/E建模构建虚拟样机D-H参数法建立各关节坐标系运动学正解机器人运动学求解运动学逆解机器人轨迹规划规划方法改变参数系统在线堆垛实验堆垛仿真实验结果分析仿真结果分析No对比分析，结果是否满意Yes系统调试成功
图1-1论文的结构
Fig. 1-1 The structure of the article
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第2章 基于工业机器人的玻璃在线堆垛系统
第2章 基于工业机器人的玻璃在线堆垛系统
基于工业机器人的玻璃在线堆垛系统，涉及多门相关学科，是高新技术的产物，其主要由两部分组成，即工业机器人和末端执行器，其中工业机器人包括机器人本体及控制器。工业机器人本体是根据作业类型、单次作业量以及作业范围选取的；控制器一般是与工业机器人本体相对应的，对每个类型的工业机器人，厂家都有与之标配的控制器或控制系统，不需要用户另外选择；末端执行器是综合作业对象类型、作业对象尺寸、工业机器人本体承重等因素后而自行设计的机械执行结构。
2.1 基于工业机器人的玻璃在线堆垛系统
本研究设计的基于工业机器人的玻璃在线堆垛系统如图2-1所示。
图2-1基于工业机器人的玻璃在线堆垛系统
Fig. 2-1 The glass online stacking system based on the industrial robot
主要包括工业机器人本体、控制柜、末端执行器及气路系统等。该系统主要
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完成对玻璃的在线堆垛作业，工业机器人本体的六个转动轴均有AC伺服电机驱动，每个电机厚均有编码器与刹车，运动精度（综合）达到0.05 mm至0.2 mm；控制柜里主要有运动控制器、驱动器以及I/O接口，通过I/O接口可以添加外围设备，也可以接入工业以太网；末端执行器的设计及其与工业机器人的连接形式如图2-1中所示；气路系统有各种真空元器件组成，其安装见图2-1。
基于工业机器人的玻璃在线堆垛系统是人工智能的体现，具有较强的柔性控制方式，这是一般堆垛机械无法与之相比的。工业机器人堆垛系统在许多生产领域的使用实践证明，它在提高生产自动化水平，提高劳动生产率和产品质量以及经济效益，改善工人劳动条件等方面，有着不可替代的作用。随着经济、社会的发展以及科学技术的进步，机器人技术进一步成熟并逐步实现模块化、集成化，工业机器人价格逐年下降，性能逐步提高，可完成的工作越来越复杂，受到制造业的广泛关注。
基于工业机器人的玻璃在线堆垛系统的特点：基于工业机器人的玻璃在线堆垛系统不仅工作效率高、速度快、稳定可靠、重复精度高，而且单台机器可同时堆垛多种规格或等级的玻璃；机器利用率高，核心部件工业机器人可以工作长达10-15年，如果期间生产线改造或其他原因停产，只需要稍加改造或更换执行机构就能满足新的生产要求，而简单的堆垛机械只能废弃或低价转让；自动化程度极高，基于工业机器人的玻璃在线堆垛系统一旦用于生产线，需要人工干预很少，只有当生产数据或堆垛计划需要调整时才需要人工干预；但是，基于工业机器人的玻璃在线堆垛系统造价相对较高，需要专业技术人员维护与保养，而且，使用中一旦系统出现故障，由于其组成部分较复杂，问题不容易解决，需要多方面考虑，一般情况下维修周期较长。近年来，随着自动化水平和科技的进步，基于工业机器人的玻璃在线堆垛系统价格逐渐下降，性能趋于稳定，这些都有利于基于工业机器人的玻璃在线堆垛系统的推广与应用[43,44]。
2.2 工业机器人
2.2.1 工业机器人
“机器人”在现代社会中已经不是一个陌生的名词，衣食住行所用的，都不乏用到机器人生产、加工。机器人是一种可重复编程控制的智能机械，它已经渗透了生产、生活的各个方面。比如汽车，它的后期成型加工几乎全靠机器人完成，用到焊接机器人、搬运机器人、喷涂机器人等等。机器人不仅能够代替工人完成重复、劳动强度大、环境恶劣、危险等的各种简单劳动，智能机器人还能够
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第2章 基于工业机器人的玻璃在线堆垛系统
根据环境条件作出具体分析，具有分析判断的能力。
机器人技术涵盖了计算机科学与技术、自动控制理论、传感技术，并综合了人工智能及仿生学等前沿学科理论，是体现一个国家或地区自动化水平高低的重
随着计算机技术、自动控制理论的发展，机器人从无到有，从美国第一台机器人诞生，到日本机器人的普及，越来越受到人们的关注。随着机器人技术的发展，工业机器人技术已经很成熟，用于工业生产实践也越来越广泛。
国外工业机器人技术已经相当成熟。20世纪80年代以来，由于工业机器人驱动方式由液压驱动向伺服电机驱动转变，使机器人无论从响应速度、灵活性、精度方面都有很大的提高；中央处理器（CPU）处理速度的提高使工业机器人的性能更加完善，处理速度的提高，让机器人能够完成更为复杂的工作任务，增大了工业机器人的作业范围；传感器技术的发展与应用不仅提高了工业机器人的智能化程度，也拓宽了它的应用领域。发展到今天，以日本、美国、德国为首的发达国家的工业机器人技术已经相当成熟，并向智能机器人、特种机器人方向发展
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我国工业机器人起步较晚，开始使用在上世纪90年代，改革开放以来发展
迅速，如今也已有自己的产品，但距离发达国家的技术还有一定差距。我国早在“七五”、“八五”、“九五”及“863”计划中，就对工业机器人技术的开发与应用给予了特别重视。经过艰苦奋战，开发了搬运、点焊、装配、喷涂、码垛等具有自主知识产权的工业机器人，有些关键技术已接近世界先进水平。经过20多年的学习与开发，我国在机器人技术和应用方面都有很大的提高，并且成功的将工业机器人应用于传统行业，提高了企业竞争力；并开发了世界一流水平的水下作业机器人及排爆机器人。本研究中用到的机器人是IRB2400。IRB是指ABB公司的标准系列机器人。 2.2.2 工业机器人在堆垛系统中的应用
基于工业机器人的玻璃在线堆垛系统的基础是工业机器人。工业机器人在工业中的应用已经相当广泛，尤以在汽车等行业应用最多。随着科技的进步和机器人技术的不断成熟，工业机器人不但性能和可操作性大大提高，而且制造成本逐步下降，这就为工业机器人的推广应用提供了可能性。
工业机器人应用于玻璃在线堆垛系统中，其主要表现形式是在工业机器人手腕的末端配上自行设计的吸盘架，再加上控制系统对玻璃进行在线堆垛。对于中小型玻璃，企业一般采用在玻璃输送轨道两侧交错布置若干台工业机器人。对于大型玻璃的堆垛要用到承载能力较大的工业机器人或两台协同工作的中型工业机
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器人。如果在生产线上安装承载能力较大的工业机器人，固然可以，但是，由于承载能力较大的工业机器人功率大，且只适合堆垛较大的玻璃。所以，可以考虑采用两台中型工业机器人协同工作来代替单台承载能力较大的工业机器人。中型工业机器人还可以单独工作以堆垛中小型玻璃，这样，既可以节约企业成本，又可以提高机器的利用率。
基于工业机器人的玻璃在线堆垛系统用到的末端执行器是吸盘架。吸盘架用螺栓连接在工业机器人的手腕上。基于工业机器人的玻璃在线堆垛系统的抓取机构的优点就在于，用户可以根据实际生产的玻璃的规格安装与之对应的吸盘架。这样就保证了一条生产线上的单台工业机器人可以完成大部分甚至全部工作。这也正是基于工业机器人的玻璃在线堆的优点之所在。如果生产线改造或其他原因停产，只需要稍加改造或更换执行机构就能满足新的生产要求。 2.2.3 控制系统
操作台上位机外设传感器1控制器传感器2工业机器人本体 图2-2工业机器人控制框图
Fig. 2-2 Industrial robot control block diagram
一般工业机器人系统控制框图如图2-2。系统采用DCS（Distributed Control System，DCS）控制方式。控制系统一般由操作台、上位机、控制器、传感器、外围设备等几部分组成。操作台是人机对话，实现人工干预的主要途径，同时显示各种进程或数据。上位机是指人可以直接发出操控命令的计算机。控制器接受由上位机传来的信号，解释成相应时序信号再传送到伺服电机，伺服电机转动以
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