码垛机械手控制系统设计附录.doc
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项目:码跺机器人机械设计目录摘要 ............................................................................................................................................... - 3 - Abstract ......................................................................................................................................... - 4 - 1.绪论 ........................................................................................................................................... - 5 -1.1研究背景 .......................................................................................................................... - 5 -1.1.1传统码垛模式............................................................................................................... - 5 -1.1.2现代机器人码垛技术................................................................................................... - 7 -1.2现代机器人码垛机的发展状况....................................................................................... - 8 -1.3研究目的和意义............................................................................................................... - 9 -1.3本文主要研究工作........................................................................................................... - 9 -2.码垛机器人介绍 ....................................................................................................................... - 10 -2.1常用码垛系统介绍......................................................................................................... - 10 -2.2 码跺机器人构成介绍.................................................................................................... - 18 -3 码垛机器人整体设计................................................................................................................ - 19 -3.1码垛机器人原理及方案确定......................................................................................... - 19 -3.2圆柱坐标型机器人工作原理......................................................................................... - 20 -3.3码垛机器人运动控制系统方案设计............................................................................. - 22 -3.4码垛机器人结构设计及原理......................................................................................... - 24 -3.4.1码垛机器人整体结构................................................................................................. - 25 -3.4.2码垛机器人腰部设计................................................................................................. - 26 -3.4.3码垛机器人臂部设计................................................................................................. - 27 -3.4.4码垛机器人腕部设计................................................................................................. - 28 -3.4.4码垛机器人机械抓手设计......................................................................................... - 29 -4.码跺机器人主要部件选型设计................................................................................................ - 31 -4.1直流伺服电机的选型..................................................................................................... - 31 -4.2齿轮减速器的设计计算................................................................................................. - 33 -4.3滚珠丝杠的选型............................................................................................................. - 34 -4.4导轨的选型 .................................................................................................................... - 35 - 小结 ............................................................................................................................................... - 37 - 参考文献 ....................................................................................................................................... - 38 -摘要码垛机器人作为现代码垛系统中最重要的设备,它的操作范围、码垛速度、稳定性等工作能力决定了整个码垛系统设计的成败。
码垛机设计方案(总12页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--码垛机设计方案(一)一:系统方案概述经对贵公司产品、场地的分析,技术需求、指标的详细研究和理解,为了充分满足该技术要求,对本工程我们采用方案附图所示的机器人码垛系统。
一:总体方案本机器人码垛系统,通过品质一流品牌的接近开关、按钮开关、可编程控制器等硬件和专家设计的专门控制软件相结合,实现了从客户自身的包装线出来的站立式包装袋到最后的码垛成型,均为无人的高度自动化系统。
完善的安全联锁机制,可以对设备和操作人员提供保护。
图形显示的触摸屏使整个系统操作简单,故障诊断容易,同时方便了检修和维护。
并且每套系统出厂都经过严格的系统测试,保证客户的运行安全、可靠、稳定。
本机器人码垛系统如附图1所示,由1.倒包线、2.提升线、3.整形线、4.抓取线、5.码垛机器人,五部分构成。
其各部分工作过程和其主要功能阐述如下:从称量秤、缝包机等客户末端出来的袋装产品均为站立式,通过输送机,当包装袋到达倒包线(附图2所示)时,包装袋会接触到其①倒包横梁,自身倒在②倒包板上,然后通过③防滑输送带的传送和④导向滚筒的导向,包装袋会自动调整为长度方向与流水线平行的纵向输送。
且此倒包线为高度可以调整型。
如果客户在更换产品,导致包装袋长度、称量秤输送线的高度有更改时,此倒包线可以通过其升降按钮,来驱动自身的升降电机,做高度的自动调整。
2提升线3整形线4抓取线5码垛机器人1倒包线附图2:倒包线由于产品从不同高度,客户端输送和倒包线有高度调整,为了更好统一的做码垛规划,最大发挥码垛机器人的功效和码垛能力,现增加提升线(附图3所示)将倒包线出来的包装袋提升到某一统一高度。
此提升线为配合前段的自动升降,亦增加有自动升降按钮,可以调节升降电机控制单边提升高度与前段平齐,保证后端高度不变。
附图3:提升线当产品从提升线出来,进入的是整形线(附图4所示)。
基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计码垛机器人是一种自动化系统,用于将物品从流水线或其他生产过程中的位置上取下并堆叠到指定的箱子或托盘中。
这些机器人通常使用机器视觉技术来确定物品的位置和朝向,以便正确地安排它们。
在本文中,我们将讨论一种基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统的设计。
在这个系统中,机器人是通过一个控制器来驱动的。
控制器与机器人之间通过一个数据接口进行通信。
该接口收集从机器视觉系统获取的数据,并将其发送到控制器。
机器视觉系统,是通过一个或多个摄像机来获取物品的图像并对其进行处理的。
在机器视觉系统中,图像处理程序使用一系列算法来识别图像中的物品。
这些算法可以包括边缘检测、形态学、颜色识别、轮廓分割等。
处理后得到的数据会被发送到数据接口,接口将触发机器人执行相应的动作。
在机器人控制器中,机器人的运动被分解成一系列离散的动作。
这些动作包括移动、旋转、抓取、释放等。
这些动作的顺序和时间表将在机器人控制器中进行编程。
机器人控制器还可以包括一些安全措施。
例如,在物品被抓取和释放时,机器人运动必须被停止,以确保操作员的安全。
机器人的运动可以由不同的方法来控制。
最常见的方法是使用PID控制器。
PID控制器是一种常用的控制系统,它通过计算目标值和实际值之间的误差来确定机器人的运动。
最后,机器人控制系统应该具有一定的可扩展性。
例如,在制造流程中引入新的箱子或托盘时,系统应该能够轻松地进行调整和配置。
综上所述,基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统包括机器视觉系统、控制器、数据接口和机器人。
这些组件通过一个可扩展的系统配置相互交互,以实现自动化的垛箱操作。
摘要随着工业自动化的普及和发展,控制器的需求量逐年增大,搬运机械手的应用也逐渐普及,在汽车,电子,机械加工、食品、医药等领域的生产流水线或货物装卸调运上, 搬运机械手可以很好地节约能源和提高运输设备或产品的效率,以降低其它搬运方式的限制和不足,满足现代经济发展的要求。
本机械手的机械结构主要包括由三个双控电磁阀控制的双作用气缸分别实现机械手的伸缩、升降及夹紧松开动作的控制,及一个通过线圈控制正反转的交流电机,从而实现机械手的旋转工作。
机械手的动作靠设置在各个不同部位的行程开关(SQ1---SQ6)产生的通断信号来转换,信号传输到PLC控制器,通过PLC 内部程序输出不同的信号,从而驱动外部线圈来控制电动机或电磁阀产生不同的动作,可实现机械手的精确定位。
其动作过程包括:前伸、下降、延时、夹紧、延时、上升、回缩、旋转(顺时/逆时)、前伸、下降、延时、放松、延时、上升、回缩、旋转(逆时/顺时);其操作方式包括:点动、单步、单周期、全自动;全程靠触摸屏、PLC及各种行程开关的控制来满足生产中的操作需求。
关键词:搬运机械手;可编程控制器(PLC);气动;电磁阀;触摸屏AbstractWith the popularization and development of industrial automation, controllers demand increases year by year, handling robot applications are becoming more common in the automotive, electronic, mechanical processing, food, medicine and other fields of production lines or cargo transported, the transfer robot can be more good energy savings and improve the efficiency of transport equipment or products in order to reduce the restrictions and other handling methods inadequate to meet the requirements of modern economic development.The design of the mechanical structure mainly comprises three pairs of control solenoid valve control were achieved double-acting cylinder telescopic manipulator, lifting and controlling the motion of the clamp release, and a reversing through the coil AC motor control, in order to achieve rotation of the work robot.By operation of the robot disposed in different parts of the travel switch (SQ1 --- SQ6) OFF signal generated to convert the signal to the PLC controller, through the PLC program output different signals to drive the external coil to control the motor or electromagnetic valves have different actions, to achieve precise positioning of the robot.Its action process includes: reach, drop, delay, clamping, delay, rise, retraction, rotation (clockwise / counterclockwise), reach, drop, delay, relaxation, delay, rise, retraction rotation (counterclockwise / clockwise); their operating methods include: back in place, manual, single-step, single cycle, continuous; come in a variety of operations to meet production requirements.Keywords:transfer robot; programmable controller (PLC); pneumatic; solenoid valve;TouchscreenI I目录第一章绪论 (1)1.1可编程序逻辑控制器的发展及应用 (1)1.2 人机界面的发展及作用 (1)第二章机械手简介 (3)2.1机械手发展史 (3)2.2机械手的组成 (3)2.3 机械手的分类 (4)2.4机械手应用意义 (4)第三章人机界面概述 (6)3.1人机界面基本概念 (6)3.2人机界面的分类 (7)3.3人机界面的工作原理 (8)3.4人机界面的操作与维护 (8)第四章总体方案设计 (10)4.1 设计要求 (10)4.2系统控制要求 (11)4.3控制方案的设计 (11)4.4系统工作方式设计 (12)第五章硬件选型及其接线设计 (14)5.1气缸的选型 (14)5.2电磁阀的选型 (16)5.3电机选型 (17)5.4PLC选型 (17)5.5触摸屏选型 (18)5.6电机的接线设计 (19)六章系统程序设计 (21)6.1 系统程序流程图 (21)6.2 系统I/O分配表 (22)6.3系统程序设计 (22)第七章组态画面设计 (26)7.1 画面的总体规划 (26)7.2 连续运行画面设计 (27)7.3 手动运行画面设计 (28)7.4 离线模拟调试 (31)致谢 (34)参考文献 (35)附录一指令表 (36)附录二梯形图 (42)I V江西理工大学2013届本科生毕业设计(论文)第一章绪论1.1可编程序逻辑控制器的发展及应用可编程序逻辑控制器(PLC)作为现代化的自动控制装置已普遍应用于工业企业的各个领域,是生产过程自动化必不可少的智能控制设备。
文献综述题目工业机械手及PLC 学生姓名丁金涛专业班级机械工程及自动化4班学号20080460205院(系)机械工程学院指导教师张瑞完成时间 2012年 03月 01日工业机械手及PLC控制一.工业机械手概述用于再现人手功能的技术装置称为机械手。
机械手是模仿人手的部分动作,按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。
在工业生产中应用的机械手被称为工业机械手。
工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术,并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分,这种新技术发展很快,逐渐成为一门新兴的学科——机械手工程。
机械手涉及到力学、机械学、电器液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域,是一门跨学科综合技术。
工业机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。
工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。
他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业,在构造和性能上兼有人和机器各自的优点,尤其体现在人的智能和适应性。
机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力,在国民经济领域有着广泛的发展空间。
机械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识:其一、它能部分的代替人工操作;其二、它能按照生产工艺的要求,遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸;其三、它能操作必要的工具进行焊接和装配,从而大大的改善了工人的劳动条件,显著的提高了劳动生产率,加快实现工业生产机械化和自动化的步伐。
因而,受到很多国家的重视,投入大量的人力物力来研究和应用。
尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合,应用的更为广泛。
在我国近几年也有较快的发展,并且取得一定的效果,受到机械工业的重视。
机械手是一种能自动控制并可从新编程以变动的多功能机器,他有多个自由度,可以搬运物体以完成在不同环境中的工作。
机械手的结构形式开始比较简单,专用性较强。
随着工业技术的发展,制成了能够独立的按程序控制实现重复操作,适用范围比较广的“程序控制通用机械手”,简称通用机械手。
码垛机器人控制系统设计郑峰【摘要】码垛机器人是能实现自动码垛功能的机电一体化设备,在工业生产、物流运输等领域发挥了巨大作用.但是,码垛机器人控制系统的开发技术目前还不十分成熟,因此研究码垛机器人的控制系统具有重要意义.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2016(000)009【总页数】2页(P5,8)【关键词】码垛机器人;控制系统;PLC【作者】郑峰【作者单位】重庆三峡职业学院,重庆 404000【正文语种】中文随着我国机器人技术的不断发展和工业生产效率的不断提高,码垛机器人在生产中的应用越来越普遍。
码垛机器人按照一定的规律将一件件的产品码垛成堆,以方便物料的装卸、存储和运输,从而提高工业生产的效率,降低企业的生产成本,进而提高产品的竞争力。
随着生产规模的不断加大和产品的多样化程度不断提高,对码垛机器人的柔性和可靠性提出了越来越高的要求,而这些性能的提高主要取决于码垛机器人的控制系统。
针对这样的生产需求和技术现状,本文将主要研究码垛机器人控制系统的开发。
本文设计的是四自由度的关节式码垛机器人,主要由四个旋转关节组成,分别实现腰部旋转、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕旋转四种运动,且各关节的运动都采用交流伺服电机驱动。
大臂和小臂的俯仰关节主要由伺服电机、减速器、带轮、齿轮带、滑块、托板、水平导轨和滚珠丝杠组成。
腰部旋转关节主要由伺服电机、减速器、空心轴、机架、法兰等组成。
腕部旋转关节主要由伺服电机、减速器、手爪、气缸、导轨、电磁阀等组成。
下面介绍四自由度关节式码垛机器人的工作原理。
伺服电机通过减速器控制同步带轮和减速器旋转,进而带动滚珠丝杠转动,带动滑块和托板动作,最后实现大臂和小臂的俯仰运动。
腰部的伺服电机通过减速器控制空心轴旋转,进而带动机架运动,最后实现腰部旋转。
腕部的伺服电机通过减速器驱动手爪连接盘转动,进而实现腕部的旋转。
物品的抓取通过手爪完成,手爪由气缸驱动,最终完成手爪的加紧动作。
码垛机机械手的整体设计毕业设计1.前言1.1 选题背景及意义1.1.1 国内外研究现状目前国内的码垛设备厂的专业化程度还不高,很多企业是兼业生产。
只有上海、山东、江苏、辽宁、浙江、广东等省市有专业厂较多。
长期以来,包装生产线只是把物料包装好,后续的搬运工作完全由搬运工人完成。
造成这种局面的原因有很多,但主要是由于我国生产力水平较低,劳动力便宜,科研技术人才缺乏。
随着知识经济时代的到来,这种局面必将会被打破。
总的来说,我国码垛设备制造工业经过近20年的努力,在数量、质量、水平方面均有较大的进展,为我国建立一个门类齐全、技术先进、水平相当、独立完善的码垛设备生产系统奠定了坚实的基础。
但要想在未来的国际竞争中占有一席之地,还必须要找出自身缺点和不足,特别是要找出与北美、日本、西欧等国家的差距。
现在,码垛机已经获得日益广泛的应用。
随着组装运的发展,向货板上装货呈现出自动化的发展趋势,出现了码垛机,完成硬纸箱、塑料箱、油桶等物品堆放与自动搬运等操作。
特别是自动仓库的出现,更加速了码垛机的广泛应用。
1.1.2 选题的目的及意义在现在市场上,码垛机的种类较多,而本次课题针对太阳能热水器成品的码垛进行设计。
通过结构改进,提高其码垛性能,并以此加深、巩固所学基础知识,并将知识有机的整合到一起,提高自己的设计水平和动手能力。
1.2 方案设计及论证码垛机工作时,伺服电机通过同步齿形带带动导轨架进行水平移动,机械手将成品从生产线取下,同时伺服电机通过同步齿形带带动滚珠丝杠螺母副带动机械手竖直运动,将产品整齐地码在架子上。
设计参数:1.码垛高度:3m2.导轨架移动速度:1.5m/s3.生产能力:5垛/小时4.货物尺寸:宽500-800mm,长800-2000mm1.2.1 水平传动方案初步设计首先,应满足机器的功能要求,如传递功率大小、转速和运动形式。
此外,还应满足工作平稳、传动效率较高、传动距离远、结构简单、工艺性好、使用维护方便等特点。
第三章码垛机器人的运动控制机器人控制器一般是通过电机驱动机械臂来实现用户期望的轨迹的,因而机器人控制器在进行运动学正逆解和轨迹规划的同时,还要完成对电机的驱动控制。
关节型机器人由于多个关节的耦合作用,因而控制器是一个强耦合、非线性的控制系统,当前关于机器人的控制算法有很多,本文针对码垛机器人设计了一种基于CMAC和PID的复合控制算法,并通过动力学仿真模型进行验证。
在机器人的机构设计和控制系统设计过程中,机器人仿真技术为机器人研制和试验提供了必要和快速的验证,对降低产品设计成本,缩短开发周期,提高系统性能具有不可替代的作用。
建立和实际情况接近一致的机器人本体及控制仿真模型,可为实现机器人的本体优化设计及控制算法改进提供理论依据。
多体动力学仿真软件MSC.ADAMS因其强大的功能在汽车制造业、工程机械、国防工业、航天航空业及通用机械制造业等领域得到了广泛的应用。
商业数学软件MATLAB是美国MathWorks公司开发用于算法开发、数据可视化、数值计算,可以应用于对动态系统进行仿真和分析。
在控制系统计算机辅助设计领域MATLAB 是最优秀的软件,而在多体动力学仿真领域ADAMS是建立动力学模型最简单快捷的工具。
本课题通过结合两者各自的优点,完成了机器人本体和控制系统模型的仿真设计,并在此基础上进行控制算法的仿真研究。
3.1 SJDM-P机器人动力学仿真模型利用UG三维软件构造码垛机器人系统的实体模型,并使其真实地反映物理样机及其特性参数。
机器人的模型如图,由四部分组成:腰转部件、大臂、小臂和腕部,共有四个自由度。
通过UG建立的三维实体模型还不能进行动力学分析,需将其导入到多体动力学仿真软件ADAMS。
在ADAMS里通过以下步骤来建立机器人的虚拟样机:(1).在UG中把零件或组件另存为parasolid binary格式,文件后缀为.xmt_txt,在ADAMS里导入该文件,类型选择modal name。
摘要机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程序以变动的多功能机器,它有多个自由度,可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。
机械手技术涉及到力学、机械学、电器液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域,是一门跨学科综合技术。
本次毕业设计以“码垛机械手”作为设计课题,将先进的设计理念,先进的设计技术和方法相结合应用于传统产品的设计中,采用当今比较先进的设计软件。
它需要完成将毛坯材料(直径80mm)从传送带上移到加工中心,再将加工好的零件放回传送带的任务。
并且整个过程要求用PLC控制。
通过对机械手在国内外的使用现状的介绍,以及它们在使用中存在的问题,对各种支护设备进行比较,从而确定设计方案和设计参数,进而对机械手进行受力分析和控制系统的设计,以确保它的可行性。
为以后机械手的设计与改进提供了依据。
关键词:机械手液压 PLC 设计AbstractRobots are a kind of automatic positioning control and can be programmed to change to the multi-function machine, it is more freedom, and can be used to carry objects to complete the work in different environments. Robot technology involves mechanics, mechanics, electric hydraulic technology, automatic control technology, the sensor technology and computer technology, science, is an interdisciplinary comprehensive technology.The graduation design in "palletizing robot" as a design topic, the advanced design idea, method and technology of advanced design combined application of traditional product design, the comparison of advanced software design today. It will need to complete blank materials (diameter 80mm) from the conveyor belt to machining center, again will be processed parts put back the conveyor belt. And the whole process requirements with PLC.Through the use of robots at home and abroad are introduced, and the current problems existing in the use of various supporting equipment, compared to determine the design scheme and design parameters, then analyzes forces of manipulator and the design of control system, to ensure its feasibility. For the design and improvement of the manipulator.Keyword: Manipulator Hydraulic PLC Design目录第1章绪论 (1)1.1工业机械手概述 (1)1.1.1机器人的定义 (1)1.1.2机械手概述 (2)1.2总体方案设计 (4)1.2.1平行夹持机构方案设计 (4)1.2.2平行四边形机构设计 (4)1.2.3大臂设计方案 (5)1.2.4液压控制系统设计方案 (5)1.2.5 PLC电控系统设计方案 (6)1.3设计要求 (6)1.4我国工业机器人现状及发展趋势 (7)1.5国外机器人研究与发展趋势 (9)第2章夹持器的设计 (11)2.1夹持器的总体机构设计 (11)2.2夹持器的结构计算及其说明 (11)2.2.1设计要求 (11)2.2.2夹持器的设计计算 (11)2.2.3运动部件的主要设计校核 (12)2.3液压缸的选择 (14)2.3.1 设计要求 (14)2.2.2 液压缸的设计计算 (14)第3章平行四边形机构设计方案 (17)3.1四边形升降机构具体设计 (17)3.1.1设计目的及要求 (17)3.1.2设计参数 (17)3.1.3液压驱动的设计 (17)3.2具体设计计算与校核 (17)3.2.1对BE杆的设计计算 (18)3.2.2研究CD杆件 (20)3.3平行四边形机构行程计算 (21)3.3.1平行四边形机构的简图 (21)3.4动态计算 (22)3.4.1平行四边形机构动态计算 (22)3.4.2底座回转时的动态计算 (24)3.4.3液压缸1运动时平行四边形机构的动态计算 (27)3.5带动平行四边形机构的液压缸2的设计与计算 (27)3.5.1液压缸2的行程计算 (27)第4章液压控制系统的设计与计算 (33)4.1设计内容 (33)4.2 设计方案 (33)4.3总体设计要求 (33)4.4液压回路设计 (34)4.5油泵的选择计算 (34)4.5.1油泵的选择计算 (34)4.5.2泵驱动电机的选择计算 (34)4.5.3液压阀的选择 (34)4.5.4辅助元件的选择 (35)4.5.5液压系统性能的验算 (36)4.5.6液压系统图 (36)第5章 PLC控制系统设计 (37)5.1 PLC的构成及工作原理 (37)5.2选择PLC (37)5.3 PLC外部I/O分配图 (37)5.4软件设计 (39)5.5硬件设计 (46)第6章结论 (47)参考文献 (48)致谢 (49)第一章绪论1.1工业机械手概述首先我介绍一下机器人产生的背景,机器人技术的发展,它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果,也同时,为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术,它的发展归功于在第二次世界大战中,各国加强了经济的投入,就加强了本国的经济的发展。
机械手控制系统设计当今的主动化技巧成长灵敏,正处于一个快速变革的时代。
从半导体到花费类电子产品、再到汽车和航空制造业、以及轻工业和物风行业等多种不合的工业范畴都面对着日益猛烈的全球竞争压力,他们须要进一步降低成本、缩短产品临盆周期,并能够或许灵敏完成产品的更新换代。
而采取最新的主动化技巧恰是解决这一系列问题的有效手段。
跟着机械人技巧的赓续成长,机械人在工业临盆上的应用越来越广泛。
应用工业机械人进步主动化程度、下出世产成本是十分须要和有效的。
恰是在这种背景下,该课题试图研发的确实是应用机械人技巧的分支----工业机械手解决临盆过程中的主动搬运物件问题。
该文经由过程对临盆全然概况的分析,明白了机械手的功能需乞降动作流程,提出了机械手的整体设计筹划。
采取CAD软件完成机械手部分零部件的设计,经由过程查找了大年夜量材料,明白得并完成了步进电机和其驱动器的选型。
经由过程对本机械手操纵流程的分析,确信本机械手采取以PLC为核心的操纵体系。
再对机械手功能的分析,设计出操纵部分梯形图以及操纵法度榜样,并完成PLC的I/O点分派和硬件接线图。
关键词:机械手,可编程操纵器,步进电机,气动装配AbstractToday’s rapid development of automation technology is now in a rapid change of the times. From the semiconductor and consumer electronics products, to the automotive and aerospace manufacturing and light industry and logistics industry, and so on a wide range of industrial sectors are facing increasingly intense global competitive pressures, they need to further reduce costs and shorten the production cycle, and To the speedy completion of the upgrading of products. The application of the latest automation technology is the solution to this series of effective measures. With the continuous development of robot technology, industrial robot production in the application of more and more extensive. Use of industrial robots increased degree of automation, reduce production costs it is extremely necessary and effective. It is against this background, the subject is trying to develop the use of robot technology branch ---- industrial machinery hand in the production process to resolve the problem of automatically moving object.Based on the production of basic profiles of analysis, clearly the function of the mechanical hand and demand action process, a mechanical hand to the overall design of the programme. CAD software used to complete manipulator some parts of the design, through to find a great deal of information, understanding and completed the stepper motor and its drive of the selection. Through this mechanical hand control of the process of determining the mechanical hand to adopt PLC as the core of the control system. The re-analysis manipulator function, to control the design of the ladder and control procedures, and completed the PLC I / O hardware, distribution and access.Keywords:manipulator,PLC,stepper motor,pneumatic device目次摘要..................................... 错误!未定义书签。
机电一体化课程设计码垛机器人课程名称:机电一体化 _____________________________课题名称:五自由度小型码垛机器人________________专业:机械设计制造及其自动化班级:______________________________________小组成员:____________________________________指导教师:__________________________________ 课设时间:2016年1月目录摘要............................................................................................................................. 1- 第一章背景介绍 . (2)第二章机械结构总体设计 (4)2.1总体设计要求 (4)2.2机械部分总体结构 (4)2.3电机的选择 (6)2.4底座的设计 (7)2.5腰部的设计 (10)2.6臂部的设计 (12)2.6.1大臂的设计与校核 (12)2.6.2小臂的设计与校核 (14)2.7腕部的设计 (16)2.8其他零件的设计与选择 (18)第三章控制系统设计 (23)第四章运动分析 (28)4.1运动轨迹分析 (28)4.2运动函数分析 (29)参考文献 (31)摘要近年来,机器人技术发展非常迅速,各种用途的机器人在各个领域得到广泛的应用。
于此同时,码垛技术也获得了飞速发展,尤其是机器人码垛发展更为迅猛,这种发展趋势是与当今制造领域出现的多品种小批量的发展趋势相适应的。
本文围绕一个小型码垛机器人进行设计和分析。
首先根据设定的工作要求确定机器人的各项基本技术指标,为机器人的结构设计提供依据。
在参考多种相关机器人的基础上,设计了机器人的整体方案和机械结构,码垛机器人是四自由度机器人,所有关节均采用转动关节,确定了采用舵机传动的方案。
幻灯片1毕业设计开题报告——四自由度码垛机器人控制系统设计幻灯片2四自由度码垛机器人控制系统设计背景国内外发展现状及趋势控制系统具体实现细节与技术要点实践安排总结幻灯片3背景介绍自从20世纪60年代初人类制造出第一台工业机器人后,机器人就显示出了强大的生命力。
机器人的发展及应用水平已经成为了衡量一个国家制造水平和科技发展水平的重要标志。
作为工业机器人的典型的一种,码垛机器人在工业应用,尤其是包装领域和物流领域正发挥着越来越大的作用。
将机器人与包装线相结合,既提高了生产线的工作效率,又增强了运行的可靠性,减少了人力资源的开支,更让当代企业迅速适应不断变化的市场要求,产生巨大的经济效益。
幻灯片4背景介绍码垛机器人能适应于纸箱、袋装、罐装、箱体、瓶装等各种形状的包装成品码垛作业。
1.从效率上说,码垛机器人不仅能承担高负重,而且速度和质量远远高于人工。
2.从精度上看,每一台码垛机器人都有独立的控制系统,极大地保证了作业精度。
3.在成本控制方面,机器人虽然前期投入较高,但是却能达到边际成本效用最大化,且各家机器人都在为客户的成本控制而在产品中不断加入新的科技成果。
幻灯片5四自由度码垛机器人控制系统设计背景国内外发展现状及趋势控制系统具体实现细节与技术要点实践安排总结幻灯片6国内外发展现状及趋势目前欧、美、日的码垛机器人在码垛市场的占有率均超过了90%,绝大数码垛作业由码垛机器人完成。
并且基本垄断了全球市场。
我国的工业机器人从上世纪80年代“七五”科技攻关开始起步,在国家支持下,通过“七五”“八五”“九五”科技攻关,取得了长足的进步,涌现出了一大批代表企业和产品,国外码垛机器人在我国市场一统天下的局面正在被打破。
幻灯片7国内外发展现状及趋势但总的看来,我国的码垛机器人技术及其应用水平和国外相比还有很大差距,如可靠性低于国外同类产品,起步较晚,运动速度和精度还有很大提升空间。
生产线技术水平与国外相比仍有差距。
1前言1.1选题背景及意义1.1.1国内外研究现状从专业化程度看,目前国内码垛设备厂专业化程度还不高,很多的企业是兼业生产,仅上海、山东、江苏、辽宁、浙江、广东等省市专业厂较多。
很久以来,包装生产线只是做到把物料包装好为止,至于后续的搬运工作则完全由搬运工人来完成。
造成这种局面的原因有很多,但主要是由于我国生产力水平较低,劳动力便宜,科研技术人才缺乏造成的。
随着知识经济时代的到来,这种局面必将会被打破。
总的来说,我国码垛设备制造工业经近20年的努力,在数量质量,水平方面均有较大的进展,为我国建立一个门类齐全、技术先进、水平相当,独立完善的码垛设备生产系统奠定了坚实的基础。
但要想在未来的国际竞争中占有一席之地,还必须要找出自身缺点和不足,特别是要找出与北美、日本、西欧等国家的差距。
现在码垛机已获得日益广泛的应用,随着组装运的发展,向货板上装货呈现出自动化的发展趋势,出现了码垛机,完成硬纸箱、塑料箱、油桶等物品堆放与自动搬运等操作;特别是自动仓库的出现,更加速了码垛机的广泛应用。
1.1.2 选题的目的及意义在现在市场上,码垛机的种类较多,而本次课题针对太阳能热水器成品的码垛进行设计。
通过结构改进,提高其码垛性能,并以此加深、巩固所学基础知识,并将知识有机的整合到一起,提高自己的设计水平和动手能力。
1.2方案设计及论证码垛机工作时,伺服电机通过同步齿形带带动导轨架进行水平移动,机械手将成品从生产线取下,同时伺服电机通过同步齿形带带动滚珠丝杠螺母副带动机械手竖直运动,将产品整齐地码在架子上。
设计参数:1. 码垛高度:3m2. 导轨架移动速度:1.5m/s3. 生产能力:5垛/小时4. 货物尺寸:宽 500-800mm 长800-2000mm1.2.1水平传动方案初步设计首先,应满足机器的功能要求,如传递功率大小、转速和运动形式,此外还应满足工作平稳、传动效率较高、传动距离远、结构简单、工艺性好、使用维护方便等特点。
毕业设计(论文)毕业设计(论文)题目:基于PLC的包装码垛机的控制系统设计分校(点):青浦年级、专业: 12秋机械电子工程教育层次:本科学生姓名:***学号: *********指导教师:***完成日期: 2014年12月11日目录内容摘要和关键词 (I)Abstract and Key words (II)文献综述 (III)一、系统整体设计 (1)(一)系统结构简介 (2)(二)总体方案设计 (4)二、控制系统软件设计 (5)(一)程序控制逻辑 (6)1. 自动供袋控制逻辑 (6)2.自动取袋控制逻辑 (7)3.倒袋、输送控制逻辑 (9)4.推袋、分层控制逻辑…………………………………………………………………105.升降机控制逻辑 (11)6.托盘和跺盘输送机控制逻辑 (12)7.托盘仓控制逻辑 (15)二、系统硬件电路计 (16)参考文献 (17)附录……………………………………………………………………………………20致谢 (21)内容摘要摘要1960年左右在美国出现了巷道式码垛机,随后巷道式码垛机逐渐替代了受重量和跨度限制的桥式码垛机。
在亚洲地区日本在1967年就安装了高层码垛机,并且在1969年研制出全自动化仓库,我国是在上世纪70年代初期开始研究采用巷道式码垛机的立体仓库。
目前的码垛机技术取得了重大的发展,控制技术、定位精度、运行速度都得到了很大程度的提高。
巷道式码垛机的起升和运行速度都比较快分别为90m/min2与40m/min,在有的立体仓库中使用巷道码垛机进行工作的方法主要是上下两层同时使用,这样能够提高工作效率。
包装码垛自动生产线的使用范围比较广泛,无论是在工业还是农业生产中都在使用。
它的主要特点是方便用户储存、运输、销售,全自动包装码垛生产线的组成部分主要包括自动定量包装机、自动上袋机组、封口系统、倒袋机、金属检测机、重量检验机、检选机、喷墨打印机、码垛机等。
在只安排少数工作人员的情况下只需要通过编程就可以实现对整个生产线工作过程的有效控制,生产线在工作过程中如果发生故障设备自己会通过声光进行报警。
摘要
随着现代工业生产自动化程度的不断提高,搬运机械手在生产现场的流水线中扮演着越来越重要的作用,已成为现代化工业生产中不可缺少的重要环节。
目前国内全自动码垛、搬运设备主要依靠进口,国产设备生产厂家相对较少,搬运机器人技术很不成熟。
而且我国人工搬运的低效率与产量的口益提高之间的矛盾口益突出,因此对搬运机器人进行研究具有很高的经济意义和现实意义。
整个系统由控制器、驱动模块、执行部件、机械部件、传感器以及上位机组态监控系统组成。
系统的控制器采用了博锐捷公司的G5系列运动控制器;系统的驱动模块由伺服电机驱动器和步进电机驱动器两部分组成;执行部件分别为伺服电机和步进电机;机械部件包括基座、滚珠丝杠和导向支撑部件等。
本课题设计的机械手运动方案满足工作空间要求,即机械手的腰部回转运动、大臂竖直方向移动、小臂水平方向伸缩、腕部俯仰运动以及手爪的开合动作满足了运动范围要求。
通过采集的接近开关及触滑觉传感器信号的反馈,控制的电机运动状态。
并设计了机械手控制主程序、电机控制图,完成了机械手控制部分的设计。
本论文通过对机械手的机械系统、驱动传动系统和控制部分的设计,理论上实现了机械手对物体的抓取设计。
通过上述工作,机械手最终能够按照控制程序的要求进行运动,并且实现了上位机监控系统对本机械手的直观形象观测,达到了本论文的设计目的和要求。
关键字:运动控制器码垛流水线机械手。
目录附录1 课题审批表附录2 毕业设计任务书附录3 毕业设计开题报告附录4 毕业设计计划进程表附录5 毕业设计中期检查表外文文献外文翻译附录1 课题申请表毕业设计(论文)课题申请表附录2 任务书毕业设计(论文)任务书(由指导教师填写)附录3 开题报告毕业设计(论文)开题报告附录4计划进程表毕业设计(论文)计划进程表附录5 中期检查表毕业设计(论文)中期检查表一套采用PLC及工业无线模块构建的工业现场水泵控制试验系统Ramazan Bayindir a, Yucel Cetinceviz ba 土耳其安卡拉Gazi大学技术学院b 土耳其卡斯特木卡斯特姆大学机电一体化高等教育职业学院文章信息关键词文章历史:可编程控制器2010年6月22日收到分布式IO2010年10月14修订工业无线局域网2010年10月19接受工业以太网摘要本文设计了一套针对工厂的水泵控制系统,并在实验室完成了该系统的构建。
在这些工厂中的工作环境比较恶劣,如存在化学品,振动和频繁移动部件,从而可能会损害控制系统的构成部件——电线或电缆。
由此,数据不得不通过公共路径进行传输。
本文所设计的系统采用了可编程控制器(PLC)及工业无线局域网(IWAN)技术。
它是由一个PLC,一个通信处理器,两个IWAN模块,和一个分布式输入∕输出模块,以及水泵和传感器组成。
该系统以工业以太网和标准的传输控制协议∕网际协议(TCP/IP)来实现参数,配置和诊断数据的通信的。
可编程控制器的主要功能是根据水罐中的水位控制水泵的启停。
水位信号是由压力变送器和多组限位开关获取的。
本文的目的是对于电缆布线不可能的生产过程提供一个可行的解决方案。
它还有安装和维护的成本较低,运行可靠,强大和灵活的结构,适合工业应用的优点。
©2010。
由爱思唯尔公司保留所有权利1.简介现代生产过程使用工业自动化系统。
在这些过程的自动化是必然的,它能促进高效率和高质量的生产。
对这一级的自动化,一天天的生产任务已迅速取得进展。
自动控制系统使进程运行在一个安全和盈利的方式。
这可以通过不断测量工艺操作参数,如温度,压力,流量和浓度水平实现。
这些参数可以用来自动进行工艺决策,例如,动阀或泵,和控制加热,以使过程测量保持在理想值。
现代制造系统中的抽水设备是许多工业生产活动,尤其是在化学或食品行业的主要设备[1]。
抽水系统通常存在于生产厂的外部。
它们在恶劣的环境中,可以破坏任何一中布线。
在通信技术的最新进展为这一问题提供了适当的解决方案。
数据通信在快速发展的工业化系统中起着重要的作用。
工业自动化系统是周边生产单位运转正常。
通过所有可能的产品系统的之间的数据通信,它们也为高层管理提供来自所有系统的信息。
分布式生产或服务需要使用异构网络,包括本地和广域网络,由不同组织调节的有线和无线通信系统。
这些组织有控制器区域网络,联络母线,设备网,网络通信协议,AS接口和现场总线[2,3]无线局域网技术在办公环境,尤其是小型办公室及家庭办公室设置中广泛使用。
如前所述,传统的网络提供了许多优势,但需要电缆互连设备。
由于低的可扩展性和连接器的高失败率,这导致高安装及维修成本。
在制造厂最有前景的创新是无线技术的引进。
通过给工厂装上无线系统,大量电缆将被取代,这将会减少部署和维修成本。
由于流动性的增强和更灵活的通信范式,无线系统也能确保新的应用[4,5]。
出于这个原因,在过去的几年内,无线技术已经在消费品行业有了巨大的成功。
无线解决方案对制造工厂的通信系统变的越来越有吸引力。
此外,在传感器水平采用无线解决方案提供了其它的优点:连续,高分辨率,高敏感;支持移动性;备份;和紧密[6]。
在工业领域运用无线通信技术,为这种环境特意设计的产品是可取的。
无线解决方案正越来越多的用于处理厂以满足现代工作实践的需要。
无线技术可能有在有线系统不存在的安装成本的节省和一定程度的灵活性。
有线控制系统需要挖沟铺设新线;修复旧线或更换铜线可能非常昂贵。
一些具体的盈利功能的无线网络安装和维护成本更低,物理障碍问题的干扰更小,标准最小化和传输比特率增加到54M[7]。
在使用无线系统时,有几个限制应该仔细考虑,例如,安全问题,可靠性,覆盖面积和容错。
尽管无线网络的优势,对这些问题和解决方案的不充足的资料也可以使用[8]。
对于工业无线通信,有几个参数必须加以考虑。
就像用于工业无线传输实验的模型一样,在工业无线通信系统中,对可能影响时间行为和失效模式的相关参数都做了定义和描述。
一些研究已经在工业厂房的无线通信中使用:在[7]中,进行了最显著的分析。
在这项工作中,彻底调查所有工业的要求被提出:成本效益,可扩展性,可靠性,灵活性,可用性高,抗干扰性,安全性,以及许多其他因素。
这些问题在危险和噪杂的环境中是是至关重要的。
现有的无线解决方案进行了审查,而且行业需求和现有的无线标准之间的工作开发潜能应相匹配。
远程自动抄表(AMD)系统是用于给水机构[ 9]。
在这项工作中,为实施该系统,磁共振(磁阻)传感器,磁簧开关和cyble传感器模块,以及安装系统的通信,射频和模块都要用到。
在[10]中,作者调查了无线通信在工业应用的问题和相应的解决方案:基本问题,使用现有的无线技术这一特定领域的应用,并创造混合系统。
在[4],无线传感器网络被详细描述。
在[ 11]中,描述了实现一个接口模块(12M)钻井和批准过程。
基于IEEE1451标准,本产品模拟了拥有工业液压模块(MHI-01)的一个系统。
在很多作品中都有关于工业无线传感器的研究–[12-16]。
在[17-20]的的研究报告中,无线传感器模块被用于家庭自动化。
在[21]中,拥有一个个人数字助理(掌上电脑),一个可编程控制器,一个无线设备服务器及其驱动程序组成的一个伺服电机远程控制。
系统通信由无线网卡的掌上电脑,无线设备服务器,和RS - 232端口控制器建立。
在[1]中,使用一个可编程控制器和频率控制对一个小容量泵水系统设计,构造,测试。
在这项工作中,系统的通信是由电缆确立的。
在其它作品中,一些用可编程控制器和传统布线系统过程控制的例子被提出[1,22-30]。
可编程控制器通常是工业自动控制系统的主要部分。
它们用于内部存储指令,执行控制功能,如逻辑,顺序,定时,计数和算术。
它们通过模拟数字或模拟输入∕输出模块控制各种类型的机械和工艺进程。
它也可用于监测和控制植物或设备行业如电信,能源,水和废物管理,石油和天然气精炼,运输[[23]。
本文在于为工厂布线不可能的地方提供可行的解决方法。
该解决方案应该降低安装成本和维护成本,提供可靠的运行,并成为强大和灵活的建设工业应用。
在这项研究中,我们使用西门子工业无线局域网SCALANCE WIWLAN模块,这是从不同的无线传感器网络(无线传感器网络)和无线局域网系统中使用以前的研究报告。
图1. 控制过程框图2.系统设计系统设计考虑了环境条件和工艺细节。
图1是一个例证的控制过程。
在这个过程中,过程变量(光伏)[31 , 32]是水箱中的水位。
它是由水槽中的一个压力变送器和限位开关(最高和最低水位),而且这些值输入到一个自动控制器。
这个自动控制器实际上是一个基于水位的驱动泵。
如图1所示,一个开放的水槽提供水的流入,Q1,来自一个可以控制的水泵。
从槽中流出,Q2,由一个根据用户需要调节的手动阀控制。
水槽中的水位根据来自两个限位开关的控制器接到的压力和输入控制。
因此,过程控制模式是开关控制。
这是一个不连续的形式的控制行为,也被称为双位控制。
在这个过程中,当水位处于最小值时,开关控制器转向打开位。
当水位达到最大值时,控制器转向关闭位。
图二是根据环境条件和所需的过程控制设计的系统框图。
2.1硬件结构如图三所示,整个系统由三个不同的单元组成。
第一个单元是电脑,电脑运行一个命名为西门子管理器的项目。
它用于认知硬件,如图5所示的软件包(STEP7),还有为可编程控制器编写控制程序。
这种控制程序通过MPI(多点接口)适配器通信电缆下载到可编程控制器。
第二个单元是主节点,它由三个部分组成:一个有数字和模拟模块的可编程控制器,一个CP(通信处理器),和一个无线接入点。
最后一个单元在客户端节点的边。
这个单元位于控制中心的外部,并与控制设备直接相连。
无线客户端模块,分布输入/输出接口模块和电机防护包装(MPP)构成客户端节点。
可编程逻辑控制器(PLC).通常情况下,一个可编程逻辑控制器[33]的基本功能模块有一个处理器,内存,电源供应单元,输入∕输出接口部分,通信接口和编程装置组成。
图4显示了基本安排。
该处理器或中央处理单元(CPU)是包含微处理器的单位的单元。
根据存储在内存中的程序,对输出信号的决定,这翻译输入信号并采取措施。
●供电单元需要将交流电源电压转变为处理器和电路的输入∕输出模块所必须的直流电压。
●编程设备用于输入所需的程序到内存的处理器上。
这一程序得以在设备中运行,然后转移到内存单元的可编程控制器。
●内存单元用于微处理器程序的存储。
内存单元也从存储进程中的输入数据和缓冲数据输出。
输入和输出部分接受来自外部设备的信息,以及来自外部设备的传达信息。
输入可能来自于开关和传感器,像光电细胞,温度传感器,或者流量传感器。
输出可能与马达启动器线圈,电磁阀,或其他执行机构相连。
输入和输出设备可分为信号的类型,如数字或模拟。
●通信接口是用来在通信网络上接收和传送数据。
它管理设备验证,数据采集,同步用户应用程序,和连接管理。
●在这项研究中,我们运用了西门子S7313C紧凑可编程控制器,它24DIs(数字输入),16Dos(数字输出),5AIs(模拟输入),2AOs(模拟输出)和一个电源(120∕230V AC,24V DC,5A)。
●通信处理器(CP)。
可编程控制器系统的以太网模块是将可编程控制器连接到网络的通信处理器[29]。
一个附加的通信处理器是用来允许可编程控制器和工业无线网之间通过传输控制协议∕网际协议进行沟通。
我们在工作中的cp343-1通信处理器是专为运行在S7 - 300可编程逻辑控制器设计的。
它允许S7 - 300被连接到工业以太网和支持PROFINET输入∕输出●工业无线局域网模块。
当重新配置系统和加快网络部署时,无线网络能够解决布线所固有的物理障碍,降低安装成本,提高灵活性[7]。
工业无线局域网是一个覆盖功能和机制的总称,代表了增强的IEEE802.11标准。
即使802.11这个标准机制为其在工业应用提供了一个好的强度程度。
然而,就像在PROFINET[34]所要求的,工业无线网也也支持要求苛刻的应用,提供了一个特别高的实时性和确定性调度。
●在这项研究中,一个工业无线网网络使用来自西门子的新的SCALANCE W发电元件。
无线网络用SCALANCE W788-1PRO临接入点建立,而以太网客户端模块W744-1 PRO用来连接节点到工业无线以太网。