發(fā)布時(shí)間：2021-05-15 01:22

　　工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展與應(yīng)用在很大程度上解放了勞動(dòng)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(jī)器人則代替人力做高精度和反復(fù)性高的工作,這對(duì)勞動(dòng)力的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和高效使用起到了積極促進(jìn)作用,且生產(chǎn)效率和質(zhì)量都得到大幅提高。同時(shí)配以自動(dòng)化控制系統(tǒng)與視覺,將會(huì)使工業(yè)機(jī)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(qiáng)、易學(xué)易用等優(yōu)點(diǎn),被很多工廠用作自動(dòng)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(duì)這種高效的生產(chǎn)方式,對(duì)工業(yè)包裝中貼標(biāo)簽機(jī)器人的軌跡規(guī)劃和自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。首先,依據(jù)貼標(biāo)簽包裝機(jī)器人的實(shí)際參數(shù)建立連桿坐標(biāo)系,并確定D-H參數(shù)。利用MATLAB中的rvctools工具箱進(jìn)行建模,并以SCARA機(jī)器人與六軸機(jī)器人為研究對(duì)象,作正逆運(yùn)動(dòng)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(jìn)行比對(duì)探究,選擇在關(guān)節(jié)空間中對(duì)機(jī)器人進(jìn)行軌跡規(guī)劃。并采用4-3-4次多項(xiàng)式為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡插值函數(shù),然后用粒子群算法實(shí)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(dòng)作流程耗時(shí)最短。最后,采用CP1H-X40DT-D型號(hào)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(jí)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(jī)器人的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷程
        1.2.2 工業(yè)機(jī)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(guó)內(nèi)外PLC的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 在貼標(biāo)簽工藝中PLC的應(yīng)用
    1.4 主要研究?jī)?nèi)容與課題來源
        1.4.1 主要研究?jī)?nèi)容
        1.4.2 課題來源
第2章 工業(yè)機(jī)器人空間描述與運(yùn)動(dòng)學(xué)
    2.1 工業(yè)機(jī)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(jī)器人正運(yùn)動(dòng)學(xué)
        2.2.1 正運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        2.2.2 D-H法與M-DH法
        2.2.3 SCARA機(jī)器人D-H參數(shù)
        2.2.4 六軸機(jī)器人D-H參數(shù)
    2.3 工業(yè)機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)
        2.3.1 SCARA機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解
        2.3.2 六軸機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解
    2.4 工業(yè)機(jī)器人的建模仿真
    2.5 本章小結(jié)
第3章 工業(yè)機(jī)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(xiàng)式插值
        3.2.2 高次多項(xiàng)式插值
        3.2.3 4-3-4 次多項(xiàng)式插值
    3.3 笛卡爾空間的軌跡規(guī)劃
        3.3.1 直線插補(bǔ)算法
        3.3.2 圓弧插補(bǔ)算法
    3.4 基于PSO的時(shí)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(jī)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(yàn)證
        3.4.6 PSO算法優(yōu)化的準(zhǔn)確率與精度
    3.5 本章小結(jié)
第4章 貼標(biāo)簽工藝的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    4.1 貼標(biāo)簽工藝的應(yīng)用及流程
        4.1.1 貼標(biāo)簽工藝的應(yīng)用
        4.1.2 貼標(biāo)簽工藝流程
    4.2 貼標(biāo)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(jī)械手的選型及配置
        4.2.4 相機(jī)的選型及配置
        4.2.5 其它硬件的選型及配置
    4.3 貼標(biāo)簽工藝的控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
        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(dòng)段程序設(shè)計(jì)
        4.3.4 報(bào)警段程序設(shè)計(jì)
        4.3.5 手動(dòng)段程序設(shè)計(jì)
    4.4 本章小結(jié)
第5章 貼標(biāo)簽工藝的監(jiān)控與通信設(shè)計(jì)
    5.1 HMI程序設(shè)計(jì)
        5.1.1 HMI程序設(shè)計(jì)要求
        5.1.2 HMI監(jiān)控界面設(shè)計(jì)
        5.1.3 HMI手動(dòng)界面設(shè)計(jì)
        5.1.4 HMI報(bào)警與安全界面設(shè)計(jì)
    5.2 機(jī)械臂與視覺的通訊
        5.2.1 機(jī)械臂程序設(shè)計(jì)
        5.2.2 視覺與機(jī)械手的通訊
    5.3 貼標(biāo)簽包裝工藝的設(shè)備調(diào)試
        5.3.1 HMI手動(dòng)調(diào)試
        5.3.2 設(shè)備啟動(dòng)驗(yàn)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(xiàn)
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(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于PLC技術(shù)在電氣工程自動(dòng)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(jī)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(jìn)蟻群算法的PDC鉆頭孔位加工軌跡優(yōu)化[J]. 魏明強(qiáng),馮欣,楊赫然,孫興偉.  機(jī)械工程與自動(dòng)化. 2018(05)
[4]工業(yè)機(jī)器人跑步進(jìn)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(yuǎn),羅健,曲徑.  土木建筑工程信息技術(shù). 2017(03)
[6]機(jī)器人基坐標(biāo)系精確標(biāo)定的對(duì)偶四元數(shù)法[J]. 王剛,劉曉平,高遠(yuǎn),韓松.  北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(01)
[7]可編程控制器PLC的發(fā)展趨勢(shì)綜述[J]. 陳卓.  電子世界. 2016(01)
[8]基于四元數(shù)的機(jī)械手姿態(tài)定向控制[J]. 黃水華,江沛,韋巍,項(xiàng)基,彭勇剛.  浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2016(01)
[9]德國(guó)“工業(yè)4.0”與“中國(guó)制造2025”[J]. 賀正楚,潘紅玉.  長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版). 2015(03)
[10]德國(guó)“工業(yè)4.0”:內(nèi)容、動(dòng)因與前景及其啟示[J]. 丁純,李君揚(yáng).  德國(guó)研究. 2014(04)

博士論文
[1]六自由度串聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)優(yōu)化與軌跡跟蹤控制研究[D]. 劉松國(guó).浙江大學(xué) 2009

碩士論文
[1]6kg工業(yè)機(jī)器人路徑規(guī)劃及運(yùn)動(dòng)仿真研究[D]. 張文強(qiáng).合肥工業(yè)大學(xué) 2017
[2]6R工業(yè)機(jī)器人軌跡規(guī)劃算法研究及仿真[D]. 王國(guó)龍.浙江工業(yè)大學(xué) 2016
[3]工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制分析與研究[D]. 祁行行.燕山大學(xué) 2014
[4]工業(yè)機(jī)器人建模、運(yùn)動(dòng)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(jī)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(jī)器人仿真研究[D]. 陶智量.吉林大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3186674