應用Lab VIEW於機械手臂之圖形監控

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1、遠東學報第十九期中華民國九十年九月出版應用LabVIEW於機械手臂之圖形監控李登山、林乃一Dong-SunLee,Nei-YeeLin遠東技術學院電機工程系Dept.ofElectricEngineering,FarEastColledge摘要此次專題主要是延續前面兩代的機械手臂加以改良。第一代的機械手臂以8051作順序控制，以及第二代機械手臂加裝控制箱，以硬體來控制機械手臂。到了我們希望除了舊有硬體本身來控制機械手臂之外也希望能夠利用圖控軟體來控制機械手臂，所以這次機械手臂將會有軟體、硬體來做控制。另外，除了希望能夠控制以外也希望同時能夠達到監視和定位等功能。在軟體控

2、制方面，我們選用的圖控軟體為LabVIEW，它的好處除了控制容易和監視功能強大之外，另外它還尚有專屬的介面，若靠它將可以更容易的來監控機械手臂，至於介面卡的種類繁多，將可以隨著需要而自由的做選擇，相當的方便。所以也解決了RS-232的輸出並不多，而無法完全的去監控機械手臂的問題。另外，LabVIEW這套軟體在國內也開始逐漸普及，所以這套軟體使用上手後對於產業界有相當大的幫助。在硬體方面，基本上是沿用過去學弟的機械手臂。由於在氣壓方面似乎有點問題，所以我們在氣壓方面方面做了點修改。另外我們也換了一顆步進馬達，讓機械手臂在硬體控制方面的旋轉角度加大。在定位方面我們在各個環節

3、加裝了感測器，所以定位的問題也得到解決。另外在外觀上也做了點改裝。最後在整合方面方面，利用上述選用LabVIEW的專屬介面卡（我們選用的介面卡是NI-6503）輸出5V訊號之後，我們選用光耦合器做為開關來控制機械手臂，所以基本上這次機械手臂製做大致上分為軟體、硬體、介面和最後總整合四個大部分。另外也希望為學校來引進LabVIEW這一套軟體的應用。694遠東學報第十九期中華民國九十年九月出版LabVIEW序論研究步驟現今社會自動化系統中除了硬體之外，軟體其軟體方面：實也佔了很重要的角色，而一套功能強大又容易使選用圖控軟體LabVIEW用的開發軟體更是多數人所夢寐以求的，故

4、系統應用程式之於自動化系統之重要性不可言喻，它包含了兩大部分：1.人機介面：是系統與使用者直接交換資訊最重要的部分，因此（親和性）是最大的考量。2.核心程式：是系統資料擷取，分析，判斷，決策硬體方面：介面方面：的部份（彈性）與（效率）是其最大的考量。機械手臂的選用介面卡至於撰寫應用系統應用程式的程式語言部份，改裝為6503以前多使用BASIC、C、C＋＋、FORTRAN等文字敘述型態的程式語言，他的優點是大部份的人都學過，缺點是不提供圖形介面，因此若需要圖形介面時，則往往需要耗費相當多的時間才能完成，而且程式往往會較難懂，往後還要再做維護/修改時非常整合需要技巧，一個初

5、學者往往視為畏途，LabVIEW的出現大大簡化了撰寫程式系統的程序，提供了良好的圖形介面，並以堆積木或連線的方式來完成系統測試應用程式，因為其大量使用了物件導向及資料流的概念，因此無論在維護或修改上都變的非常容易，提供使用者整合一個完整的自動化系統所需的工具。完成LabVIEW的程式圖控語言、數學運算功能、人機介面設計工具及支援各種硬體介面能力，已成為最重要的自動化標準語言之一。LabVIEW在使用方各流程步驟：面也日趨成熟，其應用領域包過電子、機械、電機、通訊、化學、工廠自動化、醫學、航太等工業。除硬體方面：了可以讓使用者提高量測監控效率以外，亦可將量1.機械手臂的改

6、裝。測與監控的數據和資料，以電腦表格化減少人為紀2.加裝感測器（極限開關），做為定點控制。錄的誤差。3.測試。系統方塊圖軟體方面：1.選用圖控軟體LabVIEW。2.規劃出控制面板。3.程式的撰寫。4.偵錯。介面方面：1.選用介面卡6503。2.對照LabVIEW（控制面板）來規劃出介面卡的規格。3.測試（輸出電壓5V）。整合：1.軟體＋硬體＋介面。2.選光耦合器做為硬體和介面之間的開關。695遠東學報第十九期中華民國九十年九月出版機械手臂實體圖機械手臂除了在做定位控制方面多加裝極限開關外，在硬體方面幾乎是延續上一代的只做了部分的修改，所以在此以簡短方式的介紹：控制箱內

7、部配置圖控制箱加裝機械手臂下圖為機械手臂在硬體整合方面的實體圖：控制箱加機械手臂機械手臂實體圖LabVIEW的系統控制箱部分下面為硬體方面機械手臂的七個控制端輸入：LabVIEW在主程式系統方面，可區分為三個主A馬達驅動器正轉輸入（左轉）要的部份分別為：A馬達驅動器反轉輸入（右轉）1.前置面板（FrontPanel）、B馬達驅動器正轉輸入（前進）2.程式方塊圖（BlockDiagram）、B馬達驅動器反轉輸入（後退）3.圖像和連接器（Icon/Connector）C馬達驅動器正轉輸入（上）C馬達驅動器反轉輸入（下）面板和方塊圖視窗氣壓夾之