機器人在觸摸屏上手工編程技巧分析
——以書寫“中國夢”字樣為例

向建平

（貴州裝備制造職業學院，貴州 貴陽 500005）

書寫機器人在觸摸屏上寫字的程序相當長，由軟件離現編程實現，一旦有位置偏差很難修改。當時“中國夢”的書寫程序是廠家提供，后來因為設備搬運造成了顯示器和機械手臂產生了尺寸位移，導致書寫效果很差。原程序是電腦離線編程，再傳過來的程序和現在尺寸總是有誤差，主要是重新安裝設備造成支撐架角度偏移導致，書寫達不到原來的效果。筆者經過研究分析[1-5]，得出了手工編寫方法和技巧。

1 基礎知識介紹

1）MOVL。直線移動，兩點之間是直線的用MOVL，其格式為：MOVL P1 V80 Z0。解讀為：從當前點直線移動到終點P1，速度為80，定位精度為Z0。

2）MOVC。圓弧移動，兩點之間是圓弧用MOVC，其格式為：MOVC P2 V80 Z0。解讀為：從當前點直線移動到終點P2，速度為80，定位精度為Z0。補充說明：一段圓弧上至少得有3個點，并且該段圓弧的圓心角不得大于180°，各個點之間用MOVC指令。

直線和圓弧之間的過渡要點：

①當直線向圓弧過渡時，直線的終點P*要取2次。前一個點分配給直線的終點，后一個點是分配給圓弧的起點。過渡點的程序如下：

②當圓弧向直線過渡時，圓弧的終點P*就取1次，即圓弧的終點就是直線的起點。過渡點的程序如下：

技巧說明：因為每個字體都是封閉字體，每個封閉圖形都是由直線和圓弧組成，涉及的坐標點很多，估計每個字都有近百個坐標點構成。為了提高輸入程序的效率，在輸入MOVC、MOVL時，每段封閉曲線采用一種固定的MOVC或MOVL。最后來統一來修改運動指令。具體為：按“F3”鍵后，“使能鍵”+“修改”的方法實現MOVC和MOVL之間的切換。這樣很大程度上提高了輸入效率。

4）平移指令SHIFT的應用。表達程序如下：

說明：PX1的參數設置就在笛卡爾坐標位姿參數表中去設置，這個參數取決于實際測量的所需的距離，單位是mm（后文詳述）。

2 操作前期準備

1）步驟一：調整顯示屏的水平度和垂直度。把旋轉坐標和直角坐標結合起來，使觸摸筆垂直顯示屏。在直角坐標（符號B）下移動觸摸筆，保證筆尖與顯示屏的距離相等，如圖1所示。檢驗顯示屏的水平和垂直方法，就是在B坐標下，移動筆尖到觸摸屏的有限范圍，使筆尖與觸摸屏的距離在各處相等，或誤差控制的2 mm之內就可以，因為書寫筆和顯示屏有一定的感應范圍。

圖1 機器人和顯示屏的側面圖

2）步驟二：手工描寫空心字體“中國夢”。根據尺寸要求布局“中國夢”三個字的間距和大小，如圖2所示。并且用鉛筆勾勒出空心字體，特別是在筆畫90°或其他角度銜接處，采用圓弧過渡，圓弧R可約等于 10mm。為了整體協調，圓弧R取相同的數，并且標注出圓弧上的三個點。即圓弧的起點、中點、終點。對于不是90°的筆畫處，也要用適當的圓弧過渡，也得標出這三個點。

圖2 “中國夢”手寫字體效果及坐標點分布效果圖

3）步驟三：觸摸筆前方插入細針來精準定位各坐標點。在輸入之前，因為觸摸筆的直徑是 20mm，筆尖是圓弧R10，這樣不方便觀察坐標點的精準定位。為了筆尖精準定位字體上的每個點上，所以在筆尖的正前方插入一根直徑為1 mm～2 mm的細針，使其伸出部分長約10 mm，如圖3所示。

圖3 取點針尖圖

4）步驟四：分別建立程序名，如ZHONG、GUO、MENG。輸入每個字的程序。具體為：在輸入每個字的程序之前，用旋轉坐標J調整機器人的姿態，使筆尖正對字體，比如“中”字在左上角，“國”字在中間，“夢”字在右上角。為了避免機器人的行程和位姿轉角報警，先在每個字合適的姿態下采用B坐標手動操作運行。各個電機不出現位姿或超程報警，才可以去采集輸入每個筆畫的各個坐標點，否則會前功盡棄。在輸入時，統一采用MOVL。對于直線向圓弧過渡的點，要取2次，最后才在“修改”狀態下，把所有的圓弧點改為MOVC。這樣處理是為了提高輸入速度。為了避免出錯，每完成一個封閉筆畫，在“前進”功能下走一遍程序，以便及時修改。對于“中”字的各個坐標輸入，如圖4所示?！皣弊趾汀皦簟弊衷硐嗤?。

圖4 “中”字編程取點細節圖

3 調整程序，插入平移功能的格式，設置SHIFT的位姿參數

在輸入完各個字的程序后，插入SHIFT的完整格式。設置PX1位姿參數為9（后面還可根據書寫效果來調整大?。琒HIFT的應用程序如下。

示教模式下，取出筆尖的鋼指針，觀察程序的書寫效果。中字的效果如圖5所示。達到書寫效果以后，再按此方法運行“國”和“夢”的程序?！皣钡臅鴮懶Ч鐖D6所示，“夢”的書寫效果如圖7所示?！爸袊鴫簟比齻€字在顯示屏上的整體書寫效果如圖8所示。

圖5 “中”字在顯示屏的效果圖

圖6 “國”字在顯示屏的效果圖

圖7 “夢”字在顯示屏的效果圖

圖8 “中國夢”在顯示屏上的整體書寫效果圖

4 結語

編好程序后發現“中”字、“國”字、“夢”字程序都很長，每個程序有幾十甚至上百個程序段，這里不一一展示。筆者提出的機器人在觸摸屏上寫“中國夢”手工編程技巧是通過多次向廠家請教、多次對SHIFT功能嘗試實踐總結的編程方法，在書寫“中國夢”三字中取得了較好效果，后來用此方法編寫出“知行合一”“多彩貴州”等字體的程序，得到了師生們的一致好評。