本文關(guān)鍵詞：碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：伴隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的日臻成熟,碼垛機(jī)器人在醫(yī)藥、包裝、水泥、造酒等諸多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。近年來,由于市場環(huán)境的不斷變化,人們已經(jīng)不止?jié)M足于碼垛機(jī)器人簡單地替代體力勞動(dòng)而是在低成本、高效率、高精度等方面提出了更多的期望。因此,開展對碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究對于提高我國碼垛機(jī)器人的設(shè)計(jì)水平,推動(dòng)碼垛機(jī)器人更廣泛地走向市場具有重要的意義。本文首先對碼垛機(jī)器人機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析,得出了機(jī)器人末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。提出機(jī)器人吊臂連桿的尺寸優(yōu)化方案,并據(jù)此應(yīng)用圖解法計(jì)算出碼垛機(jī)器人的工作空間。其次,為了提高工作效率以及減小機(jī)器人手爪的振動(dòng),提出了兩種可行的軌跡規(guī)劃方案,即“4-3-4”三段軌跡法與五次多項(xiàng)式插值相結(jié)合的軌跡規(guī)劃方法和基于三次樣條曲線的軌跡規(guī)劃方法,并結(jié)合本課題中機(jī)器人具體參數(shù)計(jì)算出了機(jī)器人末端的運(yùn)動(dòng)軌跡方程,通過MATLAB對兩種方法的軌跡方程分別進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。最后,設(shè)計(jì)出了碼垛機(jī)器人的具體控制方案,并根據(jù)機(jī)器人實(shí)際工作需求選取了控制系統(tǒng)的控制器、伺服系統(tǒng)、觸摸屏、傳感器等硬件設(shè)備。繪制了控制系統(tǒng)的控制器接線圖、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接線圖以及通訊接口接線圖。設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)軟件的組成架構(gòu),按照模塊化設(shè)計(jì)原理,完成了碼垛機(jī)器人可編程控制器程序以及觸摸屏界面的設(shè)計(jì)。
【關(guān)鍵詞】：碼垛機(jī)器人 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 軌跡規(guī)劃 PLC 工業(yè)觸摸屏
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH246;TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 課題提出的背景和意義9
• 1.2 碼垛機(jī)器人的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 國外碼垛機(jī)器人的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀9-12
• 1.2.2 國內(nèi)碼垛機(jī)器人的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀12-13
• 1.3 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 工業(yè)機(jī)器人控制方式的發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容16-17
• 第二章 碼垛機(jī)器人機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析及工作空間計(jì)算17-25
• 2.1 引言17
• 2.2 碼垛機(jī)器人結(jié)構(gòu)介紹17-18
• 2.3 碼垛機(jī)器人機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析18-20
• 2.3.1 碼垛機(jī)器人連桿機(jī)構(gòu)分析18-19
• 2.3.2 碼垛機(jī)器人末端運(yùn)動(dòng)方程的建立19-20
• 2.4 碼垛機(jī)器人的連桿尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)20-21
• 2.5 碼垛機(jī)器人工作空間的計(jì)算21-23
• 2.5.1 工作空間分析的常用方法21-22
• 2.5.2 圖解法計(jì)算碼垛機(jī)器人工作空間22-23
• 2.6 本章小結(jié)23-25
• 第三章 碼垛機(jī)器人軌跡規(guī)劃25-41
• 3.1 引言25
• 3.2 軌跡規(guī)劃概述25-30
• 3.2.1 軌跡規(guī)劃的一般性問題25
• 3.2.2 軌跡規(guī)劃的方式25-26
• 3.2.3 直角坐標(biāo)空間軌跡規(guī)劃算法26-28
• 3.2.4 關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃方法28-30
• 3.3 碼垛機(jī)器人軌跡規(guī)劃任務(wù)描述30
• 3.4 “434”及五次多項(xiàng)式軌跡規(guī)劃及仿真30-35
• 3.4.1 豎直移動(dòng)關(guān)節(jié)“434”軌跡規(guī)劃30-31
• 3.4.2 水平移動(dòng)關(guān)節(jié)、旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)五次多項(xiàng)式軌跡規(guī)劃31-32
• 3.4.3“434”及五次多項(xiàng)式軌跡規(guī)劃的MATLAB仿真32-35
• 3.5 三次樣條曲線軌跡規(guī)劃及仿真35-38
• 3.5.1 三次樣條曲線軌跡規(guī)劃35-36
• 3.5.2 三次樣條曲線軌跡規(guī)劃的MATLAB仿真36-38
• 3.6 本章小結(jié)38-41
• 第四章 碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)41-53
• 4.1 引言41
• 4.2 控制系統(tǒng)總體方案41-42
• 4.3 控制系統(tǒng)硬件的選型42-48
• 4.3.1 可編程控制器的選型42-43
• 4.3.2 工業(yè)觸摸屏的選型43-44
• 4.3.3 傳感器的選型44-46
• 4.3.4 伺服系統(tǒng)的選型46-48
• 4.4 硬件的接線與通訊48-51
• 4.4.1 可編程控制器的I/O分配與接線48-49
• 4.4.2 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的接線49-50
• 4.4.3 觸摸屏與PLC的通訊50-51
• 4.5 本章小結(jié)51-53
• 第五章 碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)53-65
• 5.1 碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)軟件的架構(gòu)53
• 5.2 軟件設(shè)計(jì)的原理及原則53-54
• 5.3 可編程控制器軟件設(shè)計(jì)54-58
• 5.3.1 PLC編程環(huán)境CX-Programmer簡介54-55
• 5.3.2 碼垛機(jī)器人連續(xù)運(yùn)行程序設(shè)計(jì)55-56
• 5.3.3 碼垛機(jī)器人位置示教程序設(shè)計(jì)56-57
• 5.3.4 碼垛機(jī)器人原點(diǎn)搜索程序設(shè)計(jì)57
• 5.3.5 碼垛機(jī)器人報(bào)警處理程序設(shè)計(jì)57-58
• 5.4 人機(jī)界面系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)58-63
• 5.4.1 NB-Designer簡介58-59
• 5.4.2 用戶權(quán)限及登陸界面的設(shè)計(jì)59
• 5.4.3 機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)顯示界面設(shè)計(jì)59-60
• 5.4.4 碼垛機(jī)器人單動(dòng)示教界面設(shè)計(jì)60-61
• 5.4.5 碼垛機(jī)器人系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置界面設(shè)計(jì)61-62
• 5.4.6 碼垛機(jī)器人報(bào)警界面設(shè)計(jì)62-63
• 5.5 本章小結(jié)63-65
• 第六章 總結(jié)與展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 附錄A71-91
• 致謝91

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本文編號：662655