机器人在触摸屏上手工编程技巧分析——以书写“中国梦”字样为例

向建平

（贵州装备制造职业学院，贵州 贵阳 500005）

书写机器人在触摸屏上写字的程序相当长，由软件离现编程实现，一旦有位置偏差很难修改。当时“中国梦”的书写程序是厂家提供，后来因为设备搬运造成了显示器和机械手臂产生了尺寸位移，导致书写效果很差。原程序是电脑离线编程，再传过来的程序和现在尺寸总是有误差，主要是重新安装设备造成支撑架角度偏移导致，书写达不到原来的效果。笔者经过研究分析[1-5]，得出了手工编写方法和技巧。

1 基础知识介绍

1）MOVL。直线移动，两点之间是直线的用MOVL，其格式为：MOVL P1 V80 Z0。解读为：从当前点直线移动到终点P1，速度为80，定位精度为Z0。

2）MOVC。圆弧移动，两点之间是圆弧用MOVC，其格式为：MOVC P2 V80 Z0。解读为：从当前点直线移动到终点P2，速度为80，定位精度为Z0。补充说明：一段圆弧上至少得有3个点，并且该段圆弧的圆心角不得大于180°，各个点之间用MOVC指令。

直线和圆弧之间的过渡要点：

①当直线向圆弧过渡时，直线的终点P*要取2次。前一个点分配给直线的终点，后一个点是分配给圆弧的起点。过渡点的程序如下：

②当圆弧向直线过渡时，圆弧的终点P*就取1次，即圆弧的终点就是直线的起点。过渡点的程序如下：

技巧说明：因为每个字体都是封闭字体，每个封闭图形都是由直线和圆弧组成，涉及的坐标点很多，估计每个字都有近百个坐标点构成。为了提高输入程序的效率，在输入MOVC、MOVL时，每段封闭曲线采用一种固定的MOVC或MOVL。最后来统一来修改运动指令。具体为：按“F3”键后，“使能键”+“修改”的方法实现MOVC和MOVL之间的切换。这样很大程度上提高了输入效率。

4）平移指令SHIFT的应用。表达程序如下：

说明：PX1的参数设置就在笛卡尔坐标位姿参数表中去设置，这个参数取决于实际测量的所需的距离，单位是mm（后文详述）。

2 操作前期准备

1）步骤一：调整显示屏的水平度和垂直度。把旋转坐标和直角坐标结合起来，使触摸笔垂直显示屏。在直角坐标（符号B）下移动触摸笔，保证笔尖与显示屏的距离相等，如图1所示。检验显示屏的水平和垂直方法，就是在B坐标下，移动笔尖到触摸屏的有限范围，使笔尖与触摸屏的距离在各处相等，或误差控制的2 mm之内就可以，因为书写笔和显示屏有一定的感应范围。

图1 机器人和显示屏的侧面图

2）步骤二：手工描写空心字体“中国梦”。根据尺寸要求布局“中国梦”三个字的间距和大小，如图2所示。并且用铅笔勾勒出空心字体，特别是在笔画90°或其他角度衔接处，采用圆弧过渡，圆弧R可约等于 10mm。为了整体协调，圆弧R取相同的数，并且标注出圆弧上的三个点。即圆弧的起点、中点、终点。对于不是90°的笔画处，也要用适当的圆弧过渡，也得标出这三个点。

图2 “中国梦”手写字体效果及坐标点分布效果图

3）步骤三：触摸笔前方插入细针来精准定位各坐标点。在输入之前，因为触摸笔的直径是 20mm，笔尖是圆弧R10，这样不方便观察坐标点的精准定位。为了笔尖精准定位字体上的每个点上，所以在笔尖的正前方插入一根直径为1 mm～2 mm的细针，使其伸出部分长约10 mm，如图3所示。

图3 取点针尖图

4）步骤四：分别建立程序名，如ZHONG、GUO、MENG。输入每个字的程序。具体为：在输入每个字的程序之前，用旋转坐标J调整机器人的姿态，使笔尖正对字体，比如“中”字在左上角，“国”字在中间，“梦”字在右上角。为了避免机器人的行程和位姿转角报警，先在每个字合适的姿态下采用B坐标手动操作运行。各个电机不出现位姿或超程报警，才可以去采集输入每个笔画的各个坐标点，否则会前功尽弃。在输入时，统一采用MOVL。对于直线向圆弧过渡的点，要取2次，最后才在“修改”状态下，把所有的圆弧点改为MOVC。这样处理是为了提高输入速度。为了避免出错，每完成一个封闭笔画，在“前进”功能下走一遍程序，以便及时修改。对于“中”字的各个坐标输入，如图4所示。“国”字和“梦”字原理相同。

图4 “中”字编程取点细节图

3 调整程序，插入平移功能的格式，设置SHIFT的位姿参数

在输入完各个字的程序后，插入SHIFT的完整格式。设置PX1位姿参数为9（后面还可根据书写效果来调整大小），SHIFT的应用程序如下。

示教模式下，取出笔尖的钢指针，观察程序的书写效果。中字的效果如图5所示。达到书写效果以后，再按此方法运行“国”和“梦”的程序。“国”的书写效果如图6所示，“梦”的书写效果如图7所示。“中国梦”三个字在显示屏上的整体书写效果如图8所示。

图5 “中”字在显示屏的效果图

图6 “国”字在显示屏的效果图

图7 “梦”字在显示屏的效果图

图8 “中国梦”在显示屏上的整体书写效果图

4 结语

编好程序后发现“中”字、“国”字、“梦”字程序都很长，每个程序有几十甚至上百个程序段，这里不一一展示。笔者提出的机器人在触摸屏上写“中国梦”手工编程技巧是通过多次向厂家请教、多次对SHIFT功能尝试实践总结的编程方法，在书写“中国梦”三字中取得了较好效果，后来用此方法编写出“知行合一”“多彩贵州”等字体的程序，得到了师生们的一致好评。