工業(yè)機器人的發(fā)展與應(yīng)用在很大程度上解放了勞動力,讓更多的人力去做更智能、更需要靈活操作的工作。而工業(yè)機器人則代替人力做高精度和反復(fù)性高的工作,這對勞動力的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和高效使用起到了積極促進作用,且生產(chǎn)效率和質(zhì)量都得到大幅提高。同時配以自動化控制系統(tǒng)與視覺,將會使工業(yè)機器人能完成更多種類的作業(yè)。由于PLC控制器具有穩(wěn)定性高、抗干擾能力強、易學(xué)易用等優(yōu)點,被很多工廠用作自動化控制系統(tǒng)的控制器。而控制系統(tǒng)中觸摸屏的嵌入,使監(jiān)控和操作更加方便。本文針對這種高效的生產(chǎn)方式,對工業(yè)包裝中貼標簽機器人的軌跡規(guī)劃和自動控制系統(tǒng)進行研究。首先,依據(jù)貼標簽包裝機器人的實際參數(shù)建立連桿坐標系,并確定D-H參數(shù)。利用MATLAB中的rvctools工具箱進行建模,并以SCARA機器人與六軸機器人為研究對象,作正逆運動學(xué)求解分析。其次,將軌跡規(guī)劃分別在關(guān)節(jié)空間中與笛卡爾空間中進行比對探究,選擇在關(guān)節(jié)空間中對機器人進行軌跡規(guī)劃。并采用4-3-4次多項式為機器人運動軌跡插值函數(shù),然后用粒子群算法實行優(yōu)化處理,使其在滿足路徑、速度、加速度等約束下,完成指定動作流程耗時最短。最后,采用CP1H-X40DT-D型號的PLC... 

【文章來源】：溫州大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景及研究意義
    1.2 工業(yè)機器人的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 工業(yè)機器人的發(fā)展歷程
        1.2.2 工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃研究現(xiàn)狀
    1.3 PLC的研究與應(yīng)用
        1.3.1 國內(nèi)外PLC的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 在貼標簽工藝中PLC的應(yīng)用
    1.4 主要研究內(nèi)容與課題來源
        1.4.1 主要研究內(nèi)容
        1.4.2 課題來源
第2章 工業(yè)機器人空間描述與運動學(xué)
    2.1 工業(yè)機器人的空間描述
        2.1.1 歐拉角表示法
        2.1.2 四元數(shù)表示法
        2.1.3 旋轉(zhuǎn)矩陣與齊次變換
    2.2 工業(yè)機器人正運動學(xué)
        2.2.1 正運動學(xué)分析
        2.2.2 D-H法與M-DH法
        2.2.3 SCARA機器人D-H參數(shù)
        2.2.4 六軸機器人D-H參數(shù)
    2.3 工業(yè)機器人逆運動學(xué)
        2.3.1 SCARA機器人逆運動學(xué)求解
        2.3.2 六軸機器人逆運動學(xué)求解
    2.4 工業(yè)機器人的建模仿真
    2.5 本章小結(jié)
第3章 工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃與仿真
    3.1 軌跡規(guī)劃概述
    3.2 關(guān)節(jié)空間的軌跡插值
        3.2.1 三次多項式插值
        3.2.2 高次多項式插值
        3.2.3 4-3-4 次多項式插值
    3.3 笛卡爾空間的軌跡規(guī)劃
        3.3.1 直線插補算法
        3.3.2 圓弧插補算法
    3.4 基于PSO的時間最優(yōu)軌跡規(guī)劃
        3.4.1 PSO優(yōu)化原理
        3.4.2 工業(yè)機器人軌跡優(yōu)化問題分析
        3.4.3 規(guī)定約束條件
        3.4.4 仿真結(jié)果及分析
        3.4.5 優(yōu)化結(jié)果驗證
        3.4.6 PSO算法優(yōu)化的準確率與精度
    3.5 本章小結(jié)
第4章 貼標簽工藝的控制系統(tǒng)設(shè)計
    4.1 貼標簽工藝的應(yīng)用及流程
        4.1.1 貼標簽工藝的應(yīng)用
        4.1.2 貼標簽工藝流程
    4.2 貼標簽工藝的硬件選擇
        4.2.1 PLC的選型及配置
        4.2.2 HMI的選型及配置
        4.2.3 機械手的選型及配置
        4.2.4 相機的選型及配置
        4.2.5 其它硬件的選型及配置
    4.3 貼標簽工藝的控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
        4.3.1 I/O端口的分配
        4.3.2 電氣原理圖的制作
        4.3.3 自動段程序設(shè)計
        4.3.4 報警段程序設(shè)計
        4.3.5 手動段程序設(shè)計
    4.4 本章小結(jié)
第5章 貼標簽工藝的監(jiān)控與通信設(shè)計
    5.1 HMI程序設(shè)計
        5.1.1 HMI程序設(shè)計要求
        5.1.2 HMI監(jiān)控界面設(shè)計
        5.1.3 HMI手動界面設(shè)計
        5.1.4 HMI報警與安全界面設(shè)計
    5.2 機械臂與視覺的通訊
        5.2.1 機械臂程序設(shè)計
        5.2.2 視覺與機械手的通訊
    5.3 貼標簽包裝工藝的設(shè)備調(diào)試
        5.3.1 HMI手動調(diào)試
        5.3.2 設(shè)備啟動驗證
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于PLC技術(shù)在電氣工程自動化控制中的應(yīng)用分析[J]. 王憲華.  科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2019(05)
[2]機器人技術(shù)研發(fā)與專利分析[J]. Justin Kim.  科學(xué)觀察. 2018(05)
[3]基于改進蟻群算法的PDC鉆頭孔位加工軌跡優(yōu)化[J]. 魏明強,馮欣,楊赫然,孫興偉.  機械工程與自動化. 2018(05)
[4]工業(yè)機器人跑步進入包裝產(chǎn)業(yè)[J]. 宗述.  綠色包裝. 2017(12)
[5]最優(yōu)解算法綜述[J]. 常媛,張志遠,羅健,曲徑.  土木建筑工程信息技術(shù). 2017(03)
[6]機器人基坐標系精確標定的對偶四元數(shù)法[J]. 王剛,劉曉平,高遠,韓松.  北京郵電大學(xué)學(xué)報. 2017(01)
[7]可編程控制器PLC的發(fā)展趨勢綜述[J]. 陳卓.  電子世界. 2016(01)
[8]基于四元數(shù)的機械手姿態(tài)定向控制[J]. 黃水華,江沛,韋巍,項基,彭勇剛.  浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2016(01)
[9]德國“工業(yè)4.0”與“中國制造2025”[J]. 賀正楚,潘紅玉.  長沙理工大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版). 2015(03)
[10]德國“工業(yè)4.0”:內(nèi)容、動因與前景及其啟示[J]. 丁純,李君揚.  德國研究. 2014(04)

博士論文
[1]六自由度串聯(lián)機器人運動優(yōu)化與軌跡跟蹤控制研究[D]. 劉松國.浙江大學(xué) 2009

碩士論文
[1]6kg工業(yè)機器人路徑規(guī)劃及運動仿真研究[D]. 張文強.合肥工業(yè)大學(xué) 2017
[2]6R工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃算法研究及仿真[D]. 王國龍.浙江工業(yè)大學(xué) 2016
[3]工業(yè)機器人運動控制分析與研究[D]. 祁行行.燕山大學(xué) 2014
[4]工業(yè)機器人建模、運動仿真與軌跡優(yōu)化[D]. 李雙雙.內(nèi)蒙古大學(xué) 2012
[5]工業(yè)機器人笛卡爾空間軌跡規(guī)劃的研究[D]. 陳偉華.華南理工大學(xué) 2010
[6]基于MATLAB的6自由度工業(yè)機器人仿真研究[D]. 陶智量.吉林大學(xué) 2009



本文編號：3186674