杨忠义 王鑫 张炯 姜峰 郝举红

摘要：本文分析了系统技术在码垛机器人设计中的设计与应用，系统技术就是以整体的概念组织应用各种相关技术。从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互有机联系的著干个概念单元，以功能单元为子系统进行二次分解，生成功能更为单一和具体的子功能单元。这些子功能单元同样可继续逐级分解，直到能够找出一个可实现的技术方案。深人了解系统的内部结构和相互关系，把握系统外部联系，对系统设计和产品开发十分重要。

关键词：系统；接口技术；通信接口技术；单片机；设计

码垛机器人设计以各种各样的形式渗透到了社会的各个角落，社会生产、家庭生活、交通运输、航空航天及海洋开发都在使用码垛机器人设计产品，都离不开码垛机器人设计技术。码垛机器人设计概念也普遍被人们所接受。码垛机器人设计技术是机械技术向自动化、智能化方向发展的必然产物，它的产生和发展具有广泛的技术基础和社会基础。码垛机器人设计技术的核心是机械技术和电子技术，而力学、机械学、加工工艺学和控制构成了机械技术的四大支柱学科，即使一个简单的機械产品的设计也都需要以上技术的支持。系统技术是码垛机器人设计应用中的一个重要方面。

1 系统技术基本概念

码垛机器人设计技术是在微型计算机为代表的微电子技术、信息技术迅速发展，向机械工业领域迅猛渗透，机械电子技术深度结合的现代工业的基础上，综合应用机械技术、微电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术、接口技术及软件编程技术等群体技术，从系统理论出发，根据系统功能目标和优化组织结构目标，以智力、动力、结构、运动和感知组成要素为基础，对各组成要素及其间的信息处理，接口耦合，运动传递，物质运动，能量变换进行研究，使得整个系统有机结合与综合集成，并在系统程序和微电子电路的有序信息流控制下，形成物质的和能量的有规则运动，在高功能、高质量、高精度、高可靠性、低能耗等诸方面实现多种技术功能复合的最佳功能价值系统工程技术。

系统技术就是以整体的概念组织应用各种相关技术，从全局角度和系统目标出发，将总体分解成相互有机联系的若干个概念单元，以功能单元为子系统进行二次分解，生成功能更为单一和具体的子功能单元。这些子功能单元同样可继续逐级分解，直到能够找出一个可实现的技术方案。深人了解系统的内部结构和相互关系，把握系统外部联系，对系统设计和产品开发十分重要。

2 系统技术基本分类及简要分析

从以上的分析可以知道，接口技术是系统技术中一个重要方面，它是实现系统各个部分有机连接的保证。接口包括电气接口、机械接口和人一机接口电气接口实现系统间电信号的连接；机械接口则完成机械与机械部分、机械与电气装置部分的连接；人一机接口提供了人与系间的交互界面。

研究接口技术，主要就是对单片机每个接口的功能进行分析，由于目前市面上的单片机型号较多，而且每种单片机的接口都会有一定的变化，这在一定程度上提高了单片机通信接口技术学习的难度，在目前的单片机通信接口技术的学习中，通常都会选择一种单片机作为参考，在日常的教学过程中，单片机接口的功能都是根据选择的单片机进行实例教学，然后根据单片机自身的特点，虽然单片机型号的不同，接口的功能会有一定的差异，但是总体的变化不大，单片机接口的整体功能相同，只是相同功能接口的位置会有所变化，这样实例教学时，在单片机通信接口的功能介绍完成后，只需要进行一定的拓展，学生们就能够很清楚的了解到其他单片机的接口分布，而且在单片机应用之前，通常需要一些软件对单片机接口的功能进行测试，由于单片机在实际的应用过程中，需要通过一些软件来进行程序的编译，并写入到单片机中，为了保证编写程序的准确性，通常都会在模拟软件中，对单片机的运行情况进行模拟，这样在模拟的过程中，也能够知道单片机每个接口的功能。

3 系统技术的实际应用

在日常生活中人们熟悉的自行车是个非常典型的机械产品。设计自行车首先要从结构设计人手，若使其具有一定的功能、外观形状和负载能力，就必须进行力学计算和机械设计，这就离不开力学和机械学；若使其具有定的运动性能，如方向控制、速度控制、煞车制动等，就离不开控制技术与现代控制技术不同的是它所采用的是手动控制而不是自动控制；要制造一辆自行车，加工工艺学当然也是不可缺少的技术。可见机械技术离不开力学、机械学、控制和加工工艺学的支持。近年来，由于超大规模集成电路技术的发展，计算机技术得到了快速发展，机械技术的四个支柱学科也随之发生了很大的变化。

接口技术在很多范围内都进行了很好的应用，但是在实际的应用时，在具体的控制环节中，单片机通常作为控制系统的核心，被集成在系统中，甚至是直接焊接在电路上，这样单片机内的程序就固定了，无法通过改变单片机的程序，从而实现控制功能的改变，一些经常需要改变的加工环节中，单片机就不能采用焊接的方式，而是插在系统的电路板上，这样在进行程序改写时，就可以将单片机拿下来，写入程序后，再将单片机插入到电路中，但是考虑到单片机的接口是有插拔次数的，插拔到一定次数时，单片机就无法继续使用，虽然利用最新的单片机通信接口技术，可以实现在线写入程序，极大的改善了单片机通信接口技术的应用环境，但是在实际的应用过程中，还是需要注意单片机通信接口的寿命问题，当单片机出现问题需要换一个单片机使用时，应该注意型号必须与之前的完全相同，为了保证单片机通信接口功能的相同，应该对每个接口的功能进行测试。

4 结束语

通过全文分析系统技术在码垛机器人设计中，其存在的意义重大，并且能够在很大程度上得到了广泛应用其主要的优势在于方便、精确，能够在多个领域进行，并起到了重要的控制作用。未来发展中，系统技术将更加自动化以及智能化，从而实现智能化的人们生活方式。系统技术通过综合利用现代高新技术的优势，在提高精度、增强功能、改善操作性和使用性、提高生产率和降低成本、节约能源和降低消耗、减轻劳动强度和改善劳动条件、提高安全性和可靠性、简化结构和减轻重量、增强柔性和智能化程度、降低价格等诸名方面都取得了显著的技术经济效益和社会效益，促使社会和科学技术又向前大大迈进了一步。

参考文献

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[3] 张立勋，王立权，杨勇.机械电子学[M].哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社.

[4] 郑堤，唐可洪.码垛机器人设计设计基础[M].北京：机械工业出版社，1997.

基金项目：黑龙江省大学生创新创业训练计划项目《高性能码垛机器人及其控制系统的研制》（项目编号：201713301006）阶段性成果。

作者简介：杨忠义（1996—），男，四川宜宾人，哈尔滨远东理工学院本科在读，研究方向：机器人应用技术。

（作者单位：哈尔滨远东理工学院）