通用上下料机器人控制系统设计.docx

通用上下料机器人控制系统设计.docx

《通用上下料机器人控制系统设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通用上下料机器人控制系统设计.docx（33页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

通用上下料机器人控制系统设计

河南工程学院论文版权使用授权书

本人完全了解河南工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：

按照学校要求提交论文的印刷本和电子版本；学校有权保存论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。

论文作者签名：

年月日

河南工程学院毕业设计原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文，是本人在指导教师指导下，进行研究工作所取得的成果。

除文中已经注明引用的内容外，本论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。

对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。

论文作者签名：

年月日

河南工程学院

毕业设计（论文）任务书

题目通用上下料机器人控制系统设计

专业机械设计及其自动化学号姓名

主要内容、基本要求、主要参考资料等：

通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。

确定通用上下料机器人的控制方案，比较选取最合适的控制方案，实现对机械手和机械臂同时控制。

要求该系统实时快速、操作方便，比较符合上下料控制系统的需要。

基本要求

完成通用上下料机器人控制系统设计。

主要内容包括：

1．查阅国内外相关文献不少于15篇（其中外文文献不少于2篇，列入参考文献中），根据查阅的文献资料情况，写出文献综述（不少于3000字）；翻译外文文献一篇（译文字数不少于3000字）。

文献综述与翻译单独装订成册。

2．确定控制方案。

3．写出程序，流程图。

4．按要求撰写毕业论文。

参考资料：

1．推荐参考书：

[1]朱春波．PLC控制的气动上下料机械手[J]．液压气动与密封,1999,21-24．

[2]张波．多功能上下料用机械手液压系统[J]．液压与气动,2002,8

（2）:

31-32．

[3]李允文．工业机械手设计[M]．北京:

机械工业出版社,1996．

[4]程宪平．可编程控制原理及应用．化学工业出版社，2009．8

[5]史国生．PLC在机械手步进控制中的应用[J]．中国工控信息网,2005．1

[6]王永华．现代电气控制及PLC应用技术[M]．北京:

北京航空航天大学出版社,2009．

2．学术期刊、学术会议等其它参考文献

自备。

完成期限：

指导教师签名：

专业负责人签名：

年月日

通用上下料机器人控制系统设计

摘要

机械手是工业机器人系统中传统的任务执行机构，是机器人的关键部件之一。

机械手的机械结构采用滚珠丝杆、滑杆、等机械器件组成；电气方面有交流电机、变频器、传感器、等电子器件组成。

该装置涵盖了可编程控制技术，位置控制技术、检测技术等。

本文介绍的机械手是由PLC输出控制机械手横轴和竖轴的精确定位，微动开关将位置信号传给可编程控制器PLC主机；位置信号由接近开关反馈给PLC主机，通过控制机械手手爪的张合，从而实现机械手精确运动的功能。

本课题拟开发的通用上下料机械手可在空间内抓放物体，动作灵活多样，可代替人工在高温和危险的作业区进行作业，并可根据工件的变化及运动流程的要求随时更改相关参数。

关键词：

PLC；可编程控制器；机械手

GENERALFEEDINGROBOTCONTROLSYSTEMDESIGN

ABSTRACT

Manipulatorisatraditionalindustrialrobotsystemtaskexecutingagency,isoneofthekeycomponentsoftherobot．Themechanicalstructureofthemanipulatorwithballscrew,slider,suchasmechanicalparts;Hasacmotor,frequencyconverter,sensors,electricalandotherelectronicdevices．Thisunitcoverstheprogrammablecontroltechnology,positioncontroltechnology,testingtechnology,etc．ManipulatorisintroducedinthispaperbyPLCoutputcontrolmanipulatortransverseandverticalshaftprecisionpositioning,microswitchpositionsignaltohostprogrammablecontrollerPLC;PositionfeedbacksignalsfromtheproximityswitchtothePLChostcomputer,throughthecontrolofmanipulatorgripperzhang,soastorealizethefunctionofmanipulatormovementaccurately．Thistopicproposedthedevelopmentofgeneralloadingmanipulatorcancatchputobjectsintospaceandflexible,canreplaceartificialtooperateathightemperaturesanddangerousareas,andcanaccordingtotherequirementofthechangeandmovementoftheworkpieceprocessatanytimechangetherelatedparameters．

KEYWORDS：

PLC；Theprogrammablecontroller；manipulator

1绪论

1.1本课题研究背景的意义

我国国家标准（GB/T12643-90）对机械手的定义:

“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体，或进行其它操作的机械装置。

”机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代科技的一个重要组成部分。

机械手的积极效应越来越被认可,首先,它能部分地代替人的劳动并能达到生产工艺的要求,遵循一定的程序、时间和位置来完成工件传输。

因此,它可以极大地改善工作条件的员工,加快工业生产机械化和自动化。

因此,带的注意先进单位和投入了大量的人力物力来研究和应用。

尤其在高温、高压、粉尘、噪声、应用更广泛。

在我国,现代也有近年发展迅速,取得了一定的成果,将各种工业部门的注意，本课题的工作为此提供了实际依据。

1.2国内外研究动态及发展趋势

机械手用于机械制造业,发展迅速。

目前主要用于机床、卧式模锻压力机上下,点焊,喷漆,如作业,它可以按照预先确定的操作程序来完成指定的操作。

机械手的发展趋势是大力发展海外具有一定的智能机械手。

可以使它具有一定的传感能力,反馈的外部情况的变化,自作相应的修改。

如位置略有偏差时,可迅速纠正和测试他们自己,中期实施侧重于研究机械功能的视觉和触觉。

目前已经取得了一定的成就。

世界高端工业机械手有高精化、高速度、多轴,轻量级开发的趋势。

定位精度可以满足要求的微米和亚微米级,运行速度可达3米/秒,新产品的数量的六轴、负载2公斤的产品系统现在的总重量100公斤。

更重要的是机械手,柔性制造系统,结合柔性制造单元,从根本上改变当前状态的人工操作机械制造系统。

同时,随着小型化和微型化的机械手,其应用领域将突破传统领域的机械、电子信息、生物技术、生命科学和向和航空航天等高端产业的发展。

目前国内机械主要用于机械加工，铸造，热处理等的数量，类型，功能不能满足我国工业生产发展的需求。

所以，在国内主要是逐步扩大的应用范围，机械手，机械铸造，热处理的发展，从而大大降低劳动强度，改善工作条件，专用机械手的同时，相应的开发中的应用一般机械手，具有相应的条件和教学操纵，同时在计算机控制的机械手和组合机械手等，提高了机械的速度，减少操作，精确定位正确，为了更好地发挥机器人的作用工业生产。

与世界同步，也应大力研究伺服，内存中的表示，触觉，视觉等的操纵性能，并考虑腹腔镜手术，通常是连接到一台计算机，并逐渐成为整个机械的基本单位制造系统[1]。

1.3本文的主要工作

1．问题提出：

PLC控制的机械手最主要是应用于自动化生产中，如何综合地运用前面学过知识点，根据实际工程要求合理组合成控制系统，在此介绍组成可编程控制器控制系统的一般方法。

2．系统设计的主要内容

（1）拟定控制系统设计的技术条件。

技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据；

（2）选择电气传动的形式和电动机、电磁阀等执行机构；

（3）选定PLC的型号；

（4）编制PLC的输入/输出分配表或绘制输入/输出端子接线图；

（5）根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言（常用梯形图）进行程序设计；

（6）了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系；

2机械手简介

2.1机械手的分类

工业机械手的种类很多，关于分类的问题，目前在国内尚无统一的分类标准，在此暂按使用范围、驱动方式和控制系统等进行分类。

一、按用途分

机械手可分为专用机械手和通用机械手两种:

1、专用机械手

它是附属于主机的、具有固定程序而无独立控制系统的机械装置。

专用机械

手具有动作少、工作对象单一、结构简单、使用可靠和造价低等特点，适用于大

批量的自动化生产，如自动机床、自动线的上、下料机械手和“加口工中心”附属的自动换刀机械手。

2、通用机械手

它是一种具有独立控制系统的、程序可变的、动作灵活多样的机械手。

在规格性能范围内，其动作程序是可变的，通过调整可在不同场合使用，驱动系统和控制系统是独立的。

通用机械手的工作范围大、定位精度高、通用性强，适用于不断变换生产品种的中小批量自动化的生产。

通用机械手按其控制定位的方式不同可分为简易型和伺服型两种:

简易型以“开一关”式控制定位，只能是点位控制:

伺服型具有伺服系统定位控制系统，可以是点位的，也可以实现连续轨迹控制，一般的伺服型通用机械手属于数控类型。

二、按驱动方式分

1、液压传动机械手

此类是以液压的压力来驱动执行机构运动的机械手。

其主要特点是:

抓重可达几百公斤以上、传动平稳、结构紧凑、动作灵敏。

但对密封装置要求严格，不然油的泄漏对机械手的工作性能有很大的影响，且不宜在高温、低温下工作。

若机械手采用电液伺服驱动系统，可实现连续轨迹控制，使机械手的通用性扩大，但是电液伺服阀的制造精度高，油液过滤要求严格，成本高。

2、气压传动机械手

此类是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。

其主要特点是:

介质李源极为方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低。

但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重一般在30公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。

3、机械传动机械手

此类机械手即由机械传动机构（如凸轮、连杆、齿轮和齿条、间歇机构等）驱动的机