毕业设计开题报告_四轴码垛机器人控制系统设计

学士学位论文Shandong University Bachelor’s Thesis论文题目：四自由度码垛机器人控制系统设计姓名学号20061701027学院控制科学与工程学院专业自动化年级2006指导教师2010 年6月1日摘要作为物流自动化领域的一门新兴技术，近年来，码垛技术获得了飞速的发展。

码垛机器人以其高效、高精度、占地范围小等优势正在快速占领整个码垛行业。

特别是西方发达国家几乎完全替代了人工码垛。

从“七五”科技攻关开始，我国将工业机器人及应用工程作为研究开发重点之一，实现了中国机器人产业的“从无到有”。

然而，从整体上说我国的机器人产业还很薄弱，机器人的研究依然任重而道远。

本文就是立足于此，以具体工程实践为研究背景，进行四自由度码垛机器人控制系统的研究，以实现对码垛机器人的运动控制，满足生产实践需求。

论文的主要内容如下：1、在绪论中简要介绍了本论文的研究背景及意义。

2、通过分析机器人机械结构，获得机器人的几何模型，通过运动分析，得到运动变换关系式。

3、根据码垛控制需求，选择位置伺服控制，并进行相关MATLAB仿真。

4、以ACR9000多轴运动控制器和MT6100iV人机界面为核心控制器件进行相关系统硬件线路设计，共分为以下几个部分：相关器件选型、电气线路连接、控制器与伺服信号线路连接、触摸屏与控制器线路连接5、以ACR View和EB8000为开发工具，分别对下位机程序和人机界面进行开发。

其中下位机程序运用AcroBasic语言进行模块化编程以实现示教、回零、再现、手动运行、参数设置等功能。

上位机通过将相关控件与相应地址相链接实现对下位机的控制。

关键词：码垛机器人，控制系统，位置伺服控制，AcroBasic语言，模块化编程AbstractAs a new technology in logistics automation area, in recent years, stacking technology has experienced a rapid growth. With their high performance, high precision and small area advantages, stacking robots are quickly capturing the entire palletizing industry. Especially in the western developed countries, palletizing robots almost completely replaced the manual stack. Since the tackle hard-nut problems in science and technology during China's Seven Five year Plan period,Our country has made torch-plan projects and application of industrial robots as one of the key research and development has successfully realized robot industry "from nonexistence to pass into existence" plan. However, on the whole, our country's robot industry is still underdevelopment, robots' research is still a long way to go. This article talks about the control system of robot to realize motion control of the robot based on the engineering practice with specific background. Our purpose is to meet the industry requirement. Specific content of the article are as follows:1. The introduction of a brief background of this thesis and its significance.2. Through the analysis of the robot's physical construction, get a simplified geometric model ,and with kinematic analysis ,get transformation equation of the end effector.3. Choose the way of Servo-position Control to meet the need of the stack.4. Use ACR9000 controller and MT6100iV HMI as the core of control device to design the hardware system. This part is divided into the following several parts: related components selection, electrical wiring connections, the connection between controller and servo driver，controller and the HMI5. Using the development software of ACR View and EB 8000 to design the control program and interface of the HMI. The control program is designed by AcroBasic language. We can use the program to realize the function of teach, playback, back home, manual operation, parameters settings and so on. Besides, HMI control the controller by the connection of ActiveX with relevant BIT address.KEYWORDS :stacking robot，control system，servo-position control，AcroBasic language ，modular program目录第一章绪论 (1)研究背景 (1)国内外发展现状 (2)论文研究意义和目的 (2)本文主要研究内容 (3)本章小结 (3)第二章码垛机器人机械结构及其运动学分析 (4)码垛机器人的机械结构 (4)运动学分析 (5)本章小结 (7)第三章伺服控制方式选择及仿真 (8)伺服驱动系统要求 (8)AC伺服电机工作原理 (8)伺服控制方式选择 (9)位置伺服系统 (10)机器人MATLAB仿真 (11)本章小结 (13)第四章硬件控制系统设计 (14)硬件系统控制结构 (14)主要控制部件选型 (14)通信线路连接 (16)触摸屏与ACR9000的连接 (16)ACR9000与伺服驱动器之间的连接 (17)其它信号线路 (18)电气线路连接 (18)本章小结 (18)第五章软件系统设计 (19)下位机软件开发 (19)ACR View开发环境介绍 (19)系统参数配置流程 (19)AcroBasic语言及相关编程介绍 (33)软件编写流程 (35)典型程序介绍 (35)运动监视、调试 (37) (42)EB8000开发软件介绍 (42) (43)本章小结 (44)第六章系统测试 (45)结束语 (46)致谢 (48)参考文献 (49)附录 (50)附录1. 控制柜电气线路连接图 (50)附录2. 调试过程图片 (51)附录3. 成品实物图 (52)附录4. 下位机程序 (52)第一章绪论研究背景所谓码垛就是按照集成单元化思想，将一件件物料按照一定的模式堆码成垛，以便使单元化的物垛实现存储、搬运、装卸运输等物流活动[1]。

毕业设计（论文）开题报告1 选题背景及其意义随着机器人技术的发展，直角坐标机器人技术在物流堆垛上的使用越来越多。

直角坐标机器人作为执行机构，具用控制方便，执行动作灵活，可以实现复杂的空间轨迹控制。

直角坐标机器人是工业机器人的一种，它已经广泛的应用于自动化生产中，它具有结构简单，运动直观性强，坐标方向位置精度容易控制，漂浮物精度较高；制造安装高速方便，容易实现数字控制。

机器人的使用量增长的主要原因是价格不断降低。

在20世纪90年代的十年间，机器人价格降低而劳动力成本增加。

机器人不仅越来越便宜，而且它们在工业领域变得更加有效——速度更快、操作更准确、更富有柔性。

如果在成本统计中将质量因素考虑在内，应用机器人的成本将比它的实际下降快得多。

由于机器人作业变得愈加有效，而劳动力成本不断升高，因此工业中越来越多的作业更适合于应用机器人自动化，这是工业推动机器人发展的主要因素。

其次是非经济因素造成的，随着机器人作业能力的增强，它们可以完成更加危险或不可能完成的工作。

机器人的使用不仅提高生产了生产效率而且增强了工作范围。

在许多领域中用到机器人搬运，如在汽车制造、食品包装、化学医药、电子器件等。

而直角坐标机器人在码垛机和搬运机使用越来越多，其特点是负载范围大，小到几公斤，大到几吨；运行速度快，且速度可调整；动作灵活，可完成复杂的任务；可靠性高，维护简单。

2 文献综述（国内外研究现状与发展趋势）2.1 我国物流机器人发展的基本概况首先介绍一下工业机器人的由来，工业机器人诞生于20世纪60年代，在20世纪90年代得到迅速发展，是最先产业化的机器人技术。

它是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域。

它的出现是为了适应制造业规模化生产，解决单调重复的体力劳动和提高生产质量而代替人工作业。

在我国，工业机器人的真正使用到现在已经20多年了，已经基本实现了试验，引进到自主开发的转变，促进了我国制造业、勘探业等行业的发展，随着我国改革开放的逐渐深入，国内的工业机器人产业将面对越来越大的竞争与冲击，因此，掌握国内工业机器人市场的实际情况，把握我国工业机器人的相关技术与研究进度显得十分重要。

文章标题：探讨码垛机器人毕业设计开题报告拟解决的问题一、引言码垛机器人作为自动化领域的一个重要应用，近年来在工业生产中扮演着越来越重要的角色。

而在码垛机器人毕业设计开题报告中，所拟解决的问题往往是该领域的热点和难点之一。

本文将从深度和广度两个方面探讨码垛机器人毕业设计开题报告拟解决的问题，以期为读者提供一些有价值的参考和启发。

二、深度探讨在码垛机器人毕业设计开题报告中，往往会涉及到一些深度的技术问题。

在实际生产中，码垛机器人的定位精度和抓取能力往往是制约其应用的关键因素之一。

在毕业设计的开题报告中，很可能会有针对这些问题的解决方案的探讨和设计。

另外，码垛机器人在实际使用中可能面临的复杂环境和不确定性因素也是一个需要深入研究的问题。

这些问题的解决方案将直接影响到码垛机器人的性能和稳定性，因此在开题报告中的深度探讨显得尤为重要。

三、广度探讨除了技术问题之外，码垛机器人毕业设计开题报告还可能涉及到一些广度方面的问题。

从工程实践的角度出发，如何将码垛机器人与现有的生产线进行有效的集成和优化，是一个需要广度思考的问题。

从经济效益的角度来看，如何在保证性能的前提下降低码垛机器人的成本，也是一个需要广度思考的问题。

这些问题的解决方案往往需要多方面的知识和经验，因此在开题报告中的广度探讨非常必要。

四、总结与回顾码垛机器人毕业设计开题报告所拟解决的问题涉及到技术、工程实践和经济效益等多方面的内容。

通过本文的深度和广度探讨，相信读者对于这些问题有了更加深入的理解。

未来，希望能有更多的研究者和工程师投入到这一领域，不断探索和创新，为码垛机器人的发展做出更大的贡献。

五、个人观点和理解作为本领域的从业者，个人认为码垛机器人在工业生产中的应用前景非常广阔。

通过不断地研究和创新，相信可以解决当前存在的各种问题，并取得更大的突破。

而在毕业设计开题报告中，对于这些问题的深度和广度思考，可以为学生提供更多的启发和指导，有助于培养他们的综合素质和创新能力。

四自由度码垛机器人控制系统设计一、四自由度码垛机器人简介随着科技工业自动化的发展,很多轻工业都相继通过自动化流水线作业.尤其是食品工厂,后道包装机械作业使用一些成套设备不仅效率提高几十倍,生产成本也降低了。

其中四自由度码垛机器人每天自动对1000箱食品进行托盘处理，这些码垛机器人夜以继日地工作，从不要求增加工资。

码垛机器人的应用越来越广。

码垛机器人配备有特殊定制设计的多功能抓取器，不管包装箱尺寸或重量如何，机器人都可以使用真空吸盘牢固地夹持和传送包装箱。

如图1所示，四自由度码垛机器人本体由腰部、大臂、小臂、腕部组成。

图1 码垛机器人简图腰部大臂小臂腕部如图2所示，码垛机器人具有独特的线性执行机构，使其保证了手部在水平与垂直方向的平行移动。

图2 码垛机器人的线性执行机构运动示意图此四自由度码垛机器人的应用案例如图3所示。

具有示教作业简单,现场操作简便。

图3 码垛机器人的应用案例二、四自由度码垛机器人控制要求及其控制方案1、控制要求如图1所示，四自由度码垛机器人的运动主要由控制腰部、大臂、小臂、腕部的驱动电机实现。

在此均采用松下A5伺服电机；抓取部件等其他辅助运动采用气动，由电磁阀动作来控制抓取部件的动作。

四自由度码垛机器人的运动控制系统主要包括感知部分、硬件部分和软件部分，其运动控制系统的主要任务是要控制此机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹以及作业流程等。

此外，还要求：1）防碰撞检测和在线编程控制,可以进行离线仿真；2）人机界面友善、高度可靠作性和安全性；3）便携式触摸屏示教器、全中文界面；4）利用使能开关双电路设计使在紧急状态下自动切断伺服动作，从而保证安全。

2、控制方案控制方案1：基于PLC的运动控制方案基于PLC的机器人运动控制系统，一般利用触摸屏进行人机交互。

在触摸屏上的人机界面，由组态软件编写人机操作界面实现人机交互；PLC则通过I/O 模块与码垛机器人以及现场设备通信并实现控制，通过接受PLC的控制命令，实现机器人及其周边、物流设备的启停与协调，同时将码垛机器人及其周边、物流设备的运行状态返回给PLC。

码垛机器人机械臂仿真控制系统设计与实现常宏斌【摘要】随着科技的飞速发展，企业的生产能力大幅提高，传统的人工码垛已经不能满足企业对物流的需求，码垛机器人技术应运而生。

高效率的码垛能够大大节省物流时间，提高工作效率。

系统利用四轴码垛机械臂仿真控制软件实际控制一台小型的关节型四轴码垛机械臂。

机械臂利用舵机作为执行元件，DSP作为控制器控制舵机运动。

仿真控制软件根据规划的路径计算出码垛过程中舵机运行的角度，通过串口通信将角度数据传递给DSP，DSP控制舵机的运行并带动码垛机械臂实现码垛功能。

%With the rapid development of technology,the production capacity of enterprises is increased substantially. The traditional manual palletizing can′t meet the logistics demand of enterprises,so the palletizing robot technology comes into being. The efficient palletizing can save logistics time and improve working efficiency greatly. The simulation control software of four⁃axis palletizing robot arm is used to control a small four⁃axis palletizing robot arm with joints. The servo is taken as the actuator of four⁃axis palletizing robot arm,and DSP is taken as the controller to control the servo moving. The simulation control software is used to calculate the angle of servo moving in palletizing process according to the planning route,and pass the angle data to DSP through the serial ports. The DSP can control servo running and drive the palletizing robot arm for palletizing function realization.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2016(039)019【总页数】5页(P174-178)【关键词】四轴码垛机械臂;OpenGL;DSP;MFC【作者】常宏斌【作者单位】贺州学院机电学院，广西贺州 542899【正文语种】中文【中图分类】TN876-34;TM417人工码垛存在效率较低，浪费大量人力资源，机械地重复性劳动损害身体健康等缺点。

• 160•四自由度码垛机器人的控制系统设计湖南工业大学 胡云飞 谭会生 于雪锋 逯真真【摘要】针对码垛机器人的功能要求，提出了一种码垛机器人控制系统的设计方案。

首先分析了码垛机器人的机械结构，然后分别对控制系统的软件和硬件结构进行研究设计。

本方案采用ARM +FPGA为控制核心，采用Linux操作系统和Qt界面，并采用闭环PID算法，实现对交流伺服电机的位置控制。

【关键词】码垛机器人；ARM +FPGA；Linux操作系统；Qt界面；闭环PID算法1 引言随着自动化技术的发展，自动化技术在工业生产中的应用也越来越广泛，使得传统的劳动密集型产业逐步被自动化生产所取代，码垛机器人在工业生产中的应用就是其中的一种突出表现。

由于码垛机器人具有占地面积小、作业范围广、多生产线作业等特点[1]，因此通过采用码垛机器人代替人工作业，不仅可以提高工作效率、节省劳动成本[2]，而且提高了物流产业的自动化程度，使得物流产业向着更加高效的方向发展。

因此，本文将对码垛机器人的控制系统设计进行研究。

2 机器人的机构类型本文所研究的码垛机器人的机械类型为圆柱坐标型，其机械结构如图1所示。

由图可知，码垛机器人有四个自由度，分别是基座旋转、水平移动、垂直移动和端拾器旋转[3]。

机器人在工作时，其工作范围构成一圆柱形空间，在此将基座旋转轴定义为S 轴，肘部水平移动轴定义为U 轴，肩部垂直移动轴定义为L 轴，腕部端拾器旋转轴定义为T 轴。

故此类型的码垛机器人空间坐标可以用M(r ，θ，z ，α)形式表示，其中r 代表U 轴的位移量，θ代表S 轴旋转角度，z 代表L 轴位移量，α代表T 轴旋转角度。

以上4个关节运动轴全部采用交流伺服电机人的路径规划和产生用于驱动伺服电机的变频脉冲信号，进而实现机器人控制系统的再现功能。

3.3 示教盒示教盒的主体也是由嵌入式ARM 板构成，其任务是对人机界面进行运行管理，将机器人的状态信息呈现给操作者，实现操作者与机器人之间的交互功能。

码垛机器人毕业设计开题报告拟解决的问题【开题报告】码垛机器人毕业设计拟解决的问题引言在物流行业，码垛是一项需要高度准确和高效率的任务。

传统的码垛工作通常需要人工参与，但随着机器人和自动化技术的不断发展，码垛机器人已经成为了一个备受关注的领域。

本次毕业设计旨在设计一款高性能的码垛机器人，并解决与之相关的一些重要问题。

本文将对该课题展开深入的探讨。

一、问题概述码垛机器人在现代物流中的应用已经变得越来越广泛，但目前仍然存在一些问题需要解决。

以下是本次毕业设计拟解决的主要问题：1. 码垛任务的高效性：传统的码垛工作需要大量人工参与，而且速度较慢。

如何设计一款高效率的码垛机器人，以提高码垛任务的整体效率，是本次设计的首要问题。

2. 码垛准确性：由于码垛涉及到货物的摆放和排列，准确性是一个重要的指标。

如何确保机器人在进行码垛任务时具有精准的定位和操作能力，是设计过程中需要解决的关键问题。

3. 码垛安全性：在进行码垛任务时，机器人需要与人类操作员或其他设备进行协同工作，因此安全性是一项不可忽视的问题。

如何设计一种既能高效完成任务又能保障人员安全的码垛机器人是本次设计需要解决的重要问题。

二、解决方案在解决上述问题的过程中，我们将采取以下的策略和措施：1. 硬件设计：为了实现高效的码垛任务，我们将设计一种能够提供稳定且高速运动的机器人平台。

该平台将采用先进的传感器技术和控制系统，以实现精确的定位和操作能力。

2. 软件开发：我们将开发一种智能算法，以提高机器人对目标物体的感知和识别能力。

通过深度学习和图像处理技术，机器人将能够准确地确定货物的位置和姿态，并进行相应的码垛操作。

3. 安全机制：为了保障码垛过程中的安全性，我们将设计一套完善的安全措施。

通过传感器和摄像头来监测周围环境，以及设置紧急停止按钮和报警系统等，以确保操作员和机器人的安全。

4. 性能评估：在设计完成后，我们将对该码垛机器人进行全面的性能评估。

通过模拟和实验，我们将评估机器人在高效性、准确性和安全性等方面的表现，并根据评估结果进行适当的优化和改进。

四轴机器人控制系统设计对于四轴机器人来说，其控制系统的设计是非常关键的，它直接决定了机器人的运动能力和灵活性。

在这篇文章中，我将介绍一个基于传感器和控制器的四轴机器人控制系统设计。

1.机器人传感器系统设计机器人传感器系统是机器人控制系统中非常重要的一部分，它用于获取机器人周围环境的信息。

对于四轴机器人来说，常用的传感器包括：陀螺仪、加速度计、视觉传感器和传感器阵列。

陀螺仪和加速度计用于测量机器人的角速度和线加速度，从而实现机器人的姿态控制和运动控制。

视觉传感器可以用于机器人的定位和目标识别，传感器阵列可以用于多点触摸控制。

这些传感器通过与机器人控制器的连接，将环境信息传递给控制系统。

2.机器人控制器设计机器人控制器是机器人控制系统的核心部分，其功能是根据传感器获取的信息，对机器人进行运动规划和控制。

对于四轴机器人来说，常用的控制器包括：微控制器、嵌入式系统和计算机控制器。

微控制器通常集成在机器人本体中，用于控制机器人的基本运动，如平稳起飞和降落、悬停和飞行姿态的调整。

嵌入式系统通常用于更复杂的运动控制和算法运算，如路径规划和动力学模型控制。

计算机控制器通常集中在地面站，用于远程控制和监控机器人的运动。

这些控制器通过与传感器和执行器的连接，实现机器人的运动控制。

3.机器人执行器设计机器人执行器负责将机器人控制器生成的控制信号转化为机械运动。

对于四轴机器人来说，常用的执行器是无刷直流电机和螺旋桨。

无刷直流电机用于控制机器人的姿态和动作，螺旋桨用于控制机器人的飞行。

这些执行器通过与机器人控制器的连接，实现机器人的运动控制。

4.机器人运动规划和控制算法设计机器人的运动规划和控制算法是机器人控制系统中非常关键的一部分，它决定了机器人的运动能力和灵活性。

对于四轴机器人来说，常用的运动规划和控制算法包括：PID控制算法、LQR控制算法、轨迹规划算法和模型预测控制算法。

PID控制算法用于实现机器人的姿态控制和飞行稳定；LQR控制算法用于实现机器人的姿态和位置控制；轨迹规划算法用于实现机器人的路径规划和动作顺序控制；模型预测控制算法用于实现机器人的非线性控制和优化控制。

摘要自21 世纪以来，作为高科技前沿技术之一的机械手技术发展迅猛，广泛应用于各行各业，工业上运用机械手主要进行焊接、装配、搬运、加工、喷涂、码垛等复杂危险枯燥的作业。

智能机械手技术是综合了计算机、控制理论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，其应用情况标志着一个国家高科技水平和工业自动化的发展程度。

本设计采用的是电气控制，智能码垛机械手基于PLC （Programmable logic Controller，简称PLC）的控制系统设计。

本设计主要由硬件设计和软件设计两大部分组成，其中硬件设计包括主电路、控制电路以及电气控制线路的设计，软件设计包括流程图和梯形图的设计。

主电路由伺服电机、热继电器、熔断器、接触器构成；控制电路由PLC控制器、传感器、驱动器等构成，并且在控制中加入智能算法，运用反馈闭环控制使码垛机械手更加精确运行。

在设计中由传感器光电传感器等将位置、力度信号传给PLC主机，PLC通过控制各个驱动器实现电机的正反转，从而控制机械手的左右、伸缩运动，及手爪对物件的抓放。

动作灵活多样，并可根据工作环境变化及运动流程要求随时更改相关参数。

最后，借助于智能控制理论，对码垛机器人手臂的运行位置进行了智能优化。

在基于S7-200 PLC为核心技术进行研发其控制系统指令表程序并调试，形成手动、全周期半周期及单步控制方式，对越来越广泛应用的“机-电”形成的自动化控制装置进行研究与推广。

关键词：智能机械手；传感器；驱动器；智能算法；PLC控制AbstractSince the 21st century, as one of the high-tech cutting-edge technology of the manipulator technology developing rapidly,is widely used in each Walks of life,Industrial use of robots mainly for welding, assembling handling, processing, spraying, pallet and other complex dangerous boring job.Intelligent manipulator is a combination of computer technology, control theory, organization learning, information and sensing technology, artificial intelligence, bionics and other -disciplinary and formation of the new and high technology, its application marks a national high-tech level and the development of industrial automation degree.Electrical control are introduced in this paper, intelligent stacking manipulator based on PLC (Programmable logic Controller, herein after referred to as PLC) control system design.This design is mainly composed of hardware design and software design of two parts，the hardware design including main circuit, control circuit and the design of electrical control circuit, software design including the design of the flow diagram and ladder diagram.Main circuit, thermal relay, fuse, a servo motor contractor；Control circuit by PLC controller, sensors, drives, and travel switch, etc.And join in the control of intelligent algorithm, using the feedback closed-loop control to make stacking manipulator more precise operation.By sensors in the design and the switch position, strength signal to the PLC host, PLC by controlling the drive of the motor and reversing, the pallet trajectory of robot arm intelligent optimization and tracking control.Based on S7-200 PLC as the core technology research and development of the control system of ladder diagram program, instruction sheets and debugging, the formation of manual and full cycle half cycle and single step control method of more and more widely used electrical automation control device for research and extension.Key words: Intelligent manipulator;The sensor;Drive;Intelligent algorithms;PLC control目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 课题背景与意义 (1)1.1.1 研究背景 (1)1.1.2 研究意义 (2)1.2 国内外研究现状与发展趋势 (2)1.3 机械手的各类型与用途比较 (4)1.4 研究内容及章节安排 (7)1.4.1 主要研究内容 (7)1.4.2 主要难点 (7)1.4.3 章节安排 (7)第2章智能码垛机械手的总体方案设计 (9)2.1 基于PLC的智能机械手总体设计方案与论证 (9)2.1.1 方案设计 (9)2.1.2 方案论证 (10)2.2 机械手的主要结构及控制方案 (11)2.2.1 机械手的基本结构 (11)2.2.2 机械手的基本结构设计 (12)2.3 机械手的工作参数及工作流程 (12)2.4 码垛机械手硬件部分选型与设计 (14)2.4.1 机械手爪的结构设计选型 (14)2.4.2 伺服电机选型 (14)2.4.3 驱动器的选择 (17)2.5 传感器的选型 (21)2.5.1 末端触力传感器设计选型 (21)2.5.2 光电传感器设计选型 (23)2.6 主电路的设计 (24)2.6.1 熔断器的选择 (24)2.6.2 热继电器的选择 (24)2.6.3 接触器的选择 (24)第3章系统的软件设计及智能算法的研究 (26)3.1 PLC的选型与端口设计 (26)3.1.1 PLC型号的选择 (26)3.1.2 PLC输入输出端口的设置 (26)3.2 机械手特殊环节的软件设计 (27)3.3 控制规律与智能算法 (29)3.3.1 伺服驱动器的闭环控制 (29)3.3.2 控制智能算法 (30)3.4 软件的编程 (32)第4章智能机械手的调试 (33)4.1 机械手的流程 (33)4.2 机械手现场调试及路径规划分析 (34)4.3 智能码垛机械手示意 (36)结论 (39)参考文献 (40)附录 (41)致谢 (44)。

毕业设计(论文) 码垛机控制系统设计学号：10131203姓名：石泽旭专业：电气工程及其自动化系别：机械与电气工程系指导教师：王雷钢讲师二○一四年六月北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）成绩评议题目：码垛机控制系统设计系别：机械与电气工程系专业：电气工程及其自动化姓名：石泽旭学号：10131203指导教师建议成绩：73评阅教师建议成绩：76答辩小组建议成绩：70总成绩：73答辩委员会主席签字：年月日北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）任务书北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）开题报告北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）指导教师评阅意见北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）评阅教师评阅意见北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）答辩小组评议意见毕业设计（论文）诚信声明本人声明所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学海滨学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。

本人签名：日期：毕业设计（论文）使用授权书本人完全了解北京交通大学海滨学院有关保管、使用论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存论文；③学校可允许论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容。

本人签名：日期：摘要在现代的物流仓储系统中，自动化立体仓库应用日益广泛。

而码垛机是立体仓库的关键组成部分，码垛机性能的优劣对整个立体仓库的运行起到至关重要的作用，所以设计与开发自动化程度较高的码垛机控制系统成为当前立体仓库的发展趋势，开展与此有关的研究具有重要的理论和应用价值。

本文基于现代物流技术的应用和发展要求，介绍自动化立体仓库的应用及其功能和作用，结合现代科技的发展，着重研究自动化立体仓库码垛机控制系统的控制技术。

码垛机器人毕业设计码垛机器人毕业设计在当今高速发展的工业领域，自动化技术的应用已经成为提高生产效率和降低人力成本的重要手段。

其中，码垛机器人作为一种自动化设备，为物流行业提供了极大的便利和效益。

本文将探讨码垛机器人的毕业设计，从设计原理、技术难点和未来发展等方面进行阐述。

一、设计原理码垛机器人是一种能够实现自动码垛的工业机器人。

其设计原理主要包括感知、规划和执行三个环节。

首先，通过激光雷达、视觉传感器等感知设备，机器人能够获取周围环境的信息，包括货物的位置、形状和重量等。

然后，通过规划算法，机器人能够根据输入的任务要求，确定最佳的码垛路径和方式。

最后，机器人根据规划结果，通过机械臂和抓取器等执行器，将货物准确地码垛到指定位置。

二、技术难点在码垛机器人的毕业设计中，存在一些技术难点需要克服。

首先，机器人需要具备高精度的感知能力，能够准确地识别和定位货物。

这就要求设计师在选择和配置感知设备时，考虑到不同形状、材质和颜色的货物，以确保机器人能够对其进行准确的感知。

其次，机器人需要具备智能的规划算法，能够根据不同的任务要求，灵活地调整码垛路径和方式。

这就要求设计师在算法设计中，考虑到货物的尺寸、重量和堆叠方式等因素，以确保机器人能够高效地完成码垛任务。

此外，机器人的执行器也是设计中的关键问题。

机械臂和抓取器的设计需要考虑到不同形状和重量的货物，以确保机器人能够稳定地抓取和搬运货物。

同时，机器人的执行速度和精度也是需要平衡的因素，既要保证快速完成任务，又要保证码垛的准确性。

三、未来发展随着科技的不断进步，码垛机器人在未来的发展前景十分广阔。

首先，随着人工智能技术的发展，机器人的感知和规划能力将得到进一步提升。

机器人能够更加准确地感知和识别货物，更加智能地进行规划和决策，从而提高码垛的效率和准确性。

其次，随着机械臂技术的不断创新，机器人的执行能力将得到提升。

新型的机械臂材料和结构设计，使得机器人能够更加灵活地抓取和搬运货物，适应更多种类的码垛任务。

毕业设计（论文）开题报告-小型码垛机器人的结构设计毕业论文(设计)开题报告论文(设计)题目小型仓储机器人的结构设计专业姓名系别机械工程系学号班级1.选题目的和意义:1、我国仓储业现状当前我国自动化仓库使用中存在的主要问题是利用率低、效果不明显、规模不确定、优势不突出，使许多库场资源闲置，特别是一些产品批量小而单一的生产企业实现仓库自动化，库场设施设备资源,1,闲置与重复配置矛盾突出。

追究其原因主要是以下的几个方面:(1)没有做好仓库建设和规划的充分调查分析工作这就使得自动化仓库在建设前的设计和规划中，存在着重大的决策问题。

为了自动化而自动化，没有对其必要性进行研究和分析，在建设完成之后才发现在实际的利用中对于自动化的要求很低，利用率很小。

(2)对提高仓库作业机械化、自动化的思想认识不足由于认识不足，对配备的装备不愿使用，思想观念仍停留在人工作业的基础上，对新型的自动化仓库信心不足，并没有把自动化仓储放在一个重要的地位上，从而在思想上放弃了自动化仓储的研究和使用。

(3)全面提高员工素质，完善自动化仓库的管理机制物流设备要实现高效能利用，需要有相适应的物流环境和科学管理，这些都要求有高素质的人才。

在目前缺乏实践经验的情况下，可采取“走出去，请进来”的办法，去发达国家考察学习，请专业人士或高校教师介绍经验、传授知识、办学习班等，或在技术院校招聘物流专业技术型人才，尽快解决操作人员和维修人员缺乏的局面。

做好消化吸收工作，使其尽快国产化，以适应市场需要。

2、仓储机器人的现状自1950年以来，越来越多的自动化机器设备开始运用到物流领域。

这些机器设备开始逐步取代运输、搬运、存储和打包这些任务，成为提升物流水平的重要手段之一。

在标准化的包装流程推动下快速发展的分散控制系统、逐渐普及的工作站模式都进一步促进了机器人在物流领域的应用。

目前，物流行业的机器人应用已经成为继汽车行业后的机器人第二大应用领域。

目前机器人在国内整个物流领【2】域的应用主要集中于两种，从事包装码垛作业的机器人和从事自动化搬运的机器人。

码垛机器人毕业设计本文对于码垛机器人的毕业设计进行了详细的介绍，希望能够帮助大家了解码垛机器人的原理及其应用场景。

码垛机器人是一种自动化的有臂机器人，用于将托盘或箱子中的物料精确地定位堆叠。

它可以利用机械手抓取物料，运用多轴控制，将物料精确定位堆叠，实现自动化码垛，提高效率。

它的原理是利用机械臂来抓取物料，运用有多轴运动的械驱动器，实现物料的定位堆叠。

码垛机器人的功能强大，可以自动完成精确定位、尺寸检测、重力加载、剪断缠绕等工作，满足不同的码垛需求。

码垛机器人的设计要素很多，其中包括机械结构、动力分离、仿真模型、动作控制、环境感知等等。

机械结构是码垛机器人的基础，包括机械臂、抓取装置、定位系统等。

动力分离是码垛机器人的基本原理，采用多轴驱动器将有抓取、定位和堆叠功能的机械臂连接起来，实现高精度码垛。

仿真模型是更清晰地了解机器人的运动原理，对模型的校验和改进能帮助机器人实现更加准确的码垛。

动作控制是码垛机器人的核心，通过多轴控制器将抓取、定位和堆叠的指令转换为机械臂的实际动作，使机器人能够精确地实现码垛。

环境感知是机器人的重要部分，它能够及时获取周围环境信息，并利用摄像头对物料进行实时监控，从而保证机器人运行的稳定性和准确性。

码垛机器人在实际应用中有许多优势，它可以替代人工完成的繁琐重复的手动码垛工作，大大提高了生产效率，降低了生产成本。

此外，它也可以自主运行，无需人工监督，适用于不同形状、不同数量的物料，可以满足多变的生产环境。

本文详细介绍了码垛机器人的毕业设计，介绍了码垛机器人的原理、设计要素、功能及应用场景，指出它在实际应用中的优势。

码垛机器人不仅提高了生产效率，还可以节约人力和成本，更加适合工厂环境下的码垛应用。

四自由度码垛机器人设计及其控制系统性能研究的开题报告一、选题背景随着工业自动化技术的发展，码垛机器人成为了越来越多生产厂家，特别是物流行业的首选设备。

传统的生产线需要通过人工来完成产品的码垛工作，这样既费时又费力，而且还存在着生产效率低，误码率高等问题。

与传统生产线相比，码垛机器人具有自动化程度高、生产效率高、操作稳定性高等优点。

因此，如何设计一种高效、高精度、高可靠的码垛机器人成为了一个热门的研究方向。

码垛机器人通常采用四自由度机器人进行机械结构设计。

其控制系统由软件和硬件两部分组成，其中硬件部分包括控制器、电机等设备，软件部分主要包括机器人控制程序、机器人仿真软件等。

如何优化码垛机器人的控制系统，提高其性能，是码垛机器人研究的一个重要领域。

因此，本文将研究四自由度码垛机器人的机械结构设计以及其控制系统的性能优化。

二、研究内容和方法1.研究对象本文的研究对象为四自由度码垛机器人，其中机械结构设计和控制系统优化为两个研究方向。

2.研究内容（1）机械结构设计机械结构设计是码垛机器人的核心，影响着机器人的稳定性、精度和负载能力。

本文将研究四自由度码垛机器人的机械结构设计，包括机器人臂的长度、工作空间、承重能力等参数的优化设计，以及机械臂运动轨迹的规划。

（2）控制系统优化控制系统是码垛机器人实现精准操作的关键因素，直接决定了机器人的控制精度和速度。

本文将对控制系统的硬件和软件进行研究，在硬件方面研究控制器和电机的选择、安装和调试等问题，在软件方面研究机器人控制程序的编写、PID控制算法的实现以及机器人仿真软件的应用。

3.研究方法本文采用理论研究和实验研究相结合的方法，包括如下几个方面：（1）理论分析在机械结构设计方面，本文将采用数学建模和计算机辅助设计的方法，通过对机器人的运动学和动力学进行分析，对机器人的工作空间、承重能力等参数进行优化设计。

在控制系统优化方面，本文将采用控制理论进行分析和优化。

（2）实验研究本文将实现码垛机器人的机械结构和控制系统的设计，并进行实际的性能测试和验证。