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基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计本篇文章介绍的是一款基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计方案。
该方案的核心技术是机器视觉技术，其主要目的是对物料进行识别、定位、计数等操作，从而达到有效控制码垛机器人的目的。
一、设计思想本系统的设计理念是利用机器视觉技术来对待处理物料进行检测和定位，在机器人的控制下实现物料的码垛。
本系统的主要部分包括视觉感知模块、控制算法和码垛机器人。
二、系统设计（一）视觉感知模块该模块是系统的重要组成部分，它主要是用于物料的识别、定位和计数。
在这个过程中，需要对物料进行图像采集，处理和特征提取。
在处理时，需要使用OpenCV等开源软件包。
图像采集：系统利用工业相机等设备进行图像采集，该设备具有高清晰度、高帧率和低延迟等特性，可以满足系统的实时检测需求。
图像处理：该阶段主要是针对图像的颜色、轮廓、形状等特征进行处理，从而提取出物料的特征。
特征提取：通过各种算法进行目标跟踪，找出物料在图像中的位置、确定物料的大小和数量等信息。
（二）控制算法该模块是系统的核心部分，主要负责物料的运动控制和码垛算法的设计。
该模块需要针对机器人的控制、数据传输、运动算法等进行设计。
机器人控制：该模块主要是通过PLC或单片机等设备进行机器人的控制，通过串口或网络进行信号传输。
数据传输：通过实时传输控制指令和图像数据，实现物料的准确检测和定位。
运动算法：该模块主要是对机器人的运动轨迹进行规划、优化和实现。
（三）码垛机器人该模块主要是用于物料的码垛操作，需要具有良好的运动稳定性和重复精度。
其主要由机械结构、电路和软件组成，在设计时需要考虑连接物料输送带、升降机等外部设备。
三、系统应用机器视觉检测的码垛机器人控制系统可以应用于各种工业流水线中，如在箱装过程中对产品进行堆叠，同时也可以实现多种定位和识别操作。
此外，基于机器视觉的控制系统可以为制造业提供更高效的生产线，减少人力成本，实现自动化生产。
四、总结本文详细介绍了一种基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计方案，该方案利用机器视觉技术实现物料的识别、定位和计数，从而实现对码垛机器人的控制。
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)第1章绪论1.1 课题背景与意义1.1.1 研究背景随着时代的不断进步经济飞速发展，生活水平的逐年提高，人们的环保意识自我安全意识也在不断加强，同时也使人们对各种产品的要求更高了，智能机械手显然更符合人们的需求。
基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计1. 引言1.1 背景介绍为了提高码垛机器人的性能和效率，基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统应运而生。
通过引入机器视觉技术，可以使码垛机器人更加智能化，能够实时获取货物的信息，准确判断货物的位置和方向，从而实现自动化码垛操作。
机器视觉检测技术的应用不仅可以提高码垛机器人的工作效率，还能降低人工干预的风险，提高作业安全性。
本研究旨在设计一种基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统，通过研究机器视觉检测技术、码垛机器人控制系统设计原理、系统架构设计、控制算法设计以及模拟实验验证等内容，为提高码垛机器人的自动化程度和工作效率提供技术支持和理论指导。
希望通过本研究能够为码垛机器人技术的发展和应用带来新的思路和方法。
1.2 研究目的研究目的旨在探讨基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计，其中主要包括以下几个方面：通过机器视觉检测技术实现对待码垛物体的快速识别和定位，提高码垛过程的自动化水平和工作效率；设计高效的控制系统，实现对码垛机器人的精确控制和运动规划，保证码垛的准确性和稳定性；结合控制算法设计和系统架构设计，优化码垛过程中的各项参数和指标，使系统性能达到最佳状态。
综合考虑上述因素，本研究旨在探讨如何利用机器视觉检测技术和先进的控制算法，设计出一套稳定可靠的码垛机器人控制系统，为工业生产提供更高效、更智能的解决方案。
通过本研究的成果，我们希望能为相关领域的研究和工程应用提供有益的参考和借鉴，推动技术创新和产业发展。
1.3 研究意义码垛机器人是一种能够实现自动化堆垛操作的装备，具有提升生产效率和减少人工劳动强度的优势。
随着制造业的快速发展，码垛机器人在各个行业中得到了广泛应用。
基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计可以提高系统的精度和稳定性，进一步提升生产效率。
研究基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计的意义在于提高生产线的自动化水平，实现更高效、更精确的堆垛操作。
基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计随着工业自动化的发展，码垛机器人在物流行业中扮演着越来越重要的角色。
码垛机器人能够将货物从输送线上自动堆垛，实现快速高效的物料堆垛。
传统的码垛机器人往往需要通过预先编程的方式来实现对货物的识别和堆垛操作，这种方式存在着一定的局限性。
为了提高码垛机器人的自主识别和操作能力，基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计成为了一种创新的解决方案。
一、机器视觉检测在码垛机器人中的应用1.1 机器视觉检测技术机器视觉检测是一种利用摄像头、传感器等设备获取图像信息，并通过图像处理、图像识别等技术对图像中的目标进行检测、识别和测量的技术。
在码垛机器人中，机器视觉检测技术可以用于对货物进行识别、定位和测量，从而实现对货物的自动化堆垛操作。
相比传统的编程方式，基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计具有以下优势：- 更灵活：可以根据货物的形状、尺寸、颜色等特征进行识别和操作，适应性更强。
- 更智能：能够实现对货物的自主识别和定位，降低了对人工干预的依赖。
- 更高效：可以实现对不同种类货物的快速堆垛，提高了生产效率。
2.1 系统架构设计基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统主要包括图像采集、图像处理、目标识别、路径规划、运动控制等模块。
图像采集模块负责获取货物的图像信息；图像处理模块用于对图像进行预处理和特征提取；目标识别模块通过图像识别算法实现对货物的自动识别和定位；路径规划模块根据货物的位置和堆垛规则生成堆垛路径；运动控制模块负责控制码垛机器人实现对货物的堆垛操作。
2.2 系统关键技术- 图像处理技术：包括图像去噪、边缘检测、特征提取等技术，用于对货物图像进行预处理和特征提取。
- 目标识别技术：包括模式识别、机器学习、深度学习等技术，用于对货物进行自动识别和定位。
- 路径规划技术：根据货物的位置和堆垛规则，生成堆垛路径，确保码垛机器人能够准确、高效地将货物堆放到指定位置。
2.3 系统实现方案基于上述技术，可以采用嵌入式系统、工业相机、图像处理算法库等设备和软件开发工具，实现基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统。
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。
基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计1. 引言1.1 研究背景国内目前对于基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计的研究仍处于起步阶段，虽然已经有一些相关研究成果，但仍存在许多问题有待解决。
传统的码垛机器人控制系统往往存在精度不高、效率低下、人机交互性差等问题，无法满足现代工业生产对于高效、智能、精准的需求。
基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计成为了当前研究的热点之一。
随着人工智能和机器视觉技术的快速发展，基于机器视觉的码垛机器人控制系统设计具有广阔的应用前景和重要的理论意义。
通过机器视觉技术，系统可以实现对物体的快速、准确的检测和识别，从而提高码垛机器人的作业效率和精度。
基于机器视觉的码垛机器人控制系统还可以实现对生产过程的实时监控和智能调节，为工业生产带来更大的便利和效益。
本研究旨在通过机器视觉技术，设计一套高效、智能、精准的码垛机器人控制系统，以满足现代工业生产对于自动化、智能化的需求，促进工业生产的发展和进步。
1.2 研究意义码垛技术是现代物流行业中常用的一种自动化技术，能够实现快速、准确地将货物堆放在指定位置。
基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计可以提高码垛机器人的自动化控制能力，实现更高效的物流操作。
研究意义在于提高物流行业的自动化水平，减少人力成本，提高工作效率；机器视觉检测技术的应用可以提高系统的准确性和稳定性，减少误差率，提高码垛机器人的工作效率。
通过对码垛机器人控制系统的设计与优化，可以实现更快速、更精确的码垛操作，进一步提升物流行业的现代化水平。
基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计具有重要的理论和实践意义，对促进物流行业的发展和提升整体竞争力具有积极的推动作用。
1.3 研究方法研究方法是指在研究过程中使用的具体方法和步骤。
本研究采用了实验研究方法，结合理论分析和仿真模拟，对基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统进行设计与验证。
我们搭建了实验平台，包括码垛机器人、摄像头和控制系统。
基于六自由度机械手的自动码垛系统设计随着工业自动化的不断发展，机器人技术也逐渐得到应用。
在物流行业中，自动码垛系统已经被广泛采用。
自动码垛系统可以取代人工码垛，能够大大提高工作效率，减少劳动力成本。
本文将基于六自由度机械手，设计一套自动码垛系统。
一、系统设计的背景传统人工码垛存在大量的瓶颈和限制，例如工人的体力疲劳、加班工作量大，同时精度也无法保证。
为了解决这些问题，科学家们借助机械手技术，研发出了自动码垛系统。
这种系统不仅能够大幅提高效率，并且减少了人为介入的机会，从而降低了工作风险。
目前，六自由度机械手是自动码垛系统中最为使用的类型。
二、系统设计的原理六自由度机械手是指机械手可以在三维空间中进行旋转的自由度，机械手可以通过加入多个电机驱动，实现不同自由度的控制。
在自动码垛系统中，机械手需要根据码垛方案，在空间中完成物品的抓取、运输、码垛等多个动作。
在六自由度机械手的运动控制中，使用的主要是“反向运动学”模型。
运动学模型可以计算出机械手的运动轨迹和方式，而反向运动学模型可以根据空间中的目标点，计算出需要移动的机械手坐标和角度。
因此，在自动码垛系统的设计中，我们需要先确定机械手的诸多参数和运动规划方式。
三、系统设计的流程及步骤1. 建模与仿真在物流自动化系统中，建模是非常重要的一个环节，通过建模可以快速验证方案的可行性。
在六自由度机械手的设计中，需要使用相关软件进行建模和仿真，例如SolidWorks、Catia、Pro/E、UG等软件。
首先，设计师需要准确定义机械手的建模参数，包括尺寸、重量、材质、自由度等。
然后，使用三维建模软件进行机械手的建模。
最后，利用系统仿真软件进行一系列动力学计算、相互作用模拟等，得出机械手的预期性能。
2. 控制系统设计机械手在操作过程中需要受到准确的控制和指令，因此需要设计一个精准的控制系统。
控制系统通常使用 PLC 或者单片机等进行控制，用于接收并处理各种指令信号，控制机械手的每个运动。
基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计随着工业自动化技术的不断发展，机器人在生产领域中的应用越来越广泛。
码垛机器人作为其中的重要一环，具有自动化、高效率、准确性高等特点，能够有效地提升生产线的生产效率和产品质量。
而基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统，则是在传统的码垛机器人控制系统基础上，引入了机器视觉技术，以实现更加精准的物料定位、识别和分拣，从而进一步提升生产效率和自动化水平。
本文将围绕基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计进行深入探讨，并结合实际案例进行详细介绍。
一、基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计原理基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统，通过摄像头或传感器采集物料的图像信息，利用图像处理算法进行图像识别和分析，实现对物料的定位、识别和分拣。
其原理主要包括以下几个方面：1. 图像采集：利用相机或传感器对被处理的物料进行图像采集，获取物料的表面信息和位置坐标。
2. 图像处理：通过图像处理算法对采集到的图像进行处理，包括图像滤波、边缘检测、特征提取等，以获取物料的特征信息。
3. 物料定位：根据物料的特征信息，利用图像处理算法对物料的位置进行定位，确定物料的准确位置和朝向。
4. 物料识别：通过对物料的特征信息进行匹配和比对，识别出物料的种类和属性，为后续的分拣和码垛提供数据支持。
5. 控制指令生成：根据图像处理的结果，生成相应的控制指令，控制码垛机器人进行物料的抓取、搬运和码垛操作。
1. 硬件平台：基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统的硬件平台通常包括工业摄像头（或传感器）、控制器、码垛机器人、输送机等。
工业摄像头用于对物料进行图像采集，将物料的图像信息传输给控制器进行处理；控制器则负责接收和处理图像信息，生成相应的控制指令，并控制码垛机器人进行码垛操作；码垛机器人负责根据控制指令进行物料的抓取、搬运和码垛操作；输送机用于将待处理的物料输送到指定位置，方便摄像头进行图像采集。
2. 软件算法：基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统的软件算法主要包括图像处理算法、物料定位算法、物料识别算法和控制指令生成算法等。
基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计1. 引言1.1 研究背景现在我要根据大纲中的要求输出内容。
在当前工业生产中，码垛作业是一个常见的任务，而码垛机器人作为自动化生产线的重要组成部分，能够有效提高生产效率和减少人力成本。
传统的码垛机器人控制系统主要依靠编程和传感器技术来完成任务，但在复杂环境下存在着一定的局限性。
随着机器视觉技术的快速发展，人们开始将其应用于码垛机器人的控制系统中。
通过机器视觉系统的实时监测和数据处理，码垛机器人能够准确地识别和定位货物，从而实现自动化的码垛作业。
机器视觉技术的引入为码垛机器人的控制系统带来了新的可能性和机遇。
基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计成为当前研究的焦点之一。
通过机器视觉技术的应用，能够提高码垛机器人的智能化水平和工作效率，进一步推动工业生产的自动化和智能化发展。
这也为制定更优质的系统设计方案和性能评估提供了更为可靠的基础。
1.2 研究意义的内容如下：机器视觉技术在码垛机器人领域的应用已经取得了一系列成功的案例，这些成功经验的积累为我们提供了宝贵的经验和借鉴。
随着科学技术的不断发展，码垛机器人在复杂环境下的任务需求也在不断增加，传统的手动控制方法已经无法满足实际需求。
基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计成为当前研究领域的热点之一。
研究基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计的意义在于，通过引入先进的视觉检测技术，可以提高码垛机器人的自动化水平和智能化程度，实现更加精准、高效的码垛操作。
这种系统设计还可以减少人员操作中的误差和劳动强度，提高生产效率和产品质量，降低生产成本，提高企业竞争力。
这项研究具有重要的实践意义和经济价值，对推动码垛机器人领域的发展具有重要的推动作用。
1.3 研究目的研究目的主要是通过基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计，实现对货物的自动堆垛和分拣，提高码垛过程的效率和精度。
具体目的包括：1. 分析码垛领域中机器视觉检测技术的应用现状，探讨其在自动化生产中的潜在优势。
基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计
码垛机器人是一种能够将物品按照特定规则码放在托盘上的自动化设备。
它在物流仓
储行业中广泛应用，能够提高生产效率和减少人工错误。
为了提高码垛机器人的灵活性和
适应性，本文提出了一种基于机器视觉检测的码垛机器人控制系统设计。
本文设计的系统包括四个部分：图像采集模块、物体识别模块、路径规划模块和控制
执行模块。
图像采集模块用于获取码垛场景的图像。
采用高分辨率的工业相机进行图像采集，确
保图像清晰度和准确度。
采用适当的光照控制措施，避免光照对图像质量的影响。
物体识别模块通过图像处理算法对采集的图像进行处理，实现对物体的识别。
本文采
用了基于深度学习的物体检测算法，通过训练得到的模型可以对不同类型的货物进行准确
的识别。
还可以对物体的形状、颜色等进行识别和分类。
然后，路径规划模块用于确定码垛机器人的运动路径。
根据物体的大小、重量和码放
规则等参数，计算出机器人的最佳运动轨迹。
考虑到码垛过程中可能会出现碰撞的情况，
还需要进行路径优化和碰撞检测。
控制执行模块对机器人的运动进行控制。
根据路径规划模块计算得到的最佳运动轨迹，控制机器人的关节运动和末端执行器的动作。
通过与传感器的接口，对机器人的状态进行
监控和反馈。
为了验证系统的性能，本文进行了实验。
实验结果表明，基于机器视觉检测的码垛机
器人控制系统能够实现对不同类型的货物进行准确的识别和码放。
系统具有灵活性和适应性，能够应对不同尺寸和形状的物体。
智能码垛机械手控制系统的设计成慧翔，张 虎，刘 攀，李凯丽（山西农业大学信息学院，太谷 030800）摘 要：随着科技的进步，机器人的应用越来越广泛，基于传感器、PLC和伺服技术，机器人在各行各业中发挥重要的作用。
本文从码垛机械手系统的基本组成和基于PLC的控制系统2大模块对智能码垛机械手进行介绍。
在软件设计中，重点强调了伺服电机的控制要点，最后，对智能码垛机械手控制系统进行调试和分析。
该设计对智能码垛机械手的后续开发工作奠定了良好的理论基础，起到了一定的指导作用。
关键词：码垛机械手；PLC；伺服驱动中图分类号：TP241 文献标识码：A 文章编号：1673-2154（2019）02-0047-030 引言随着时代的发展，科学的进步，各行各业都在不断地向前发展，对劳动力的需求也在不断增长。
用工难、用工贵的现象日益凸显，用人力来填补劳动力市场的大缺口显然是不行的，因此，机器代人成为发展的趋势。
近年来，随着控制技术的快速发展、数据处理和运行速度的不断提高，机器人控制精度得到了极大的提高。
智能码垛机械手适应性强、智能化程度高、操作范围大、不受环境限制，广泛应用到工业、农业生产以及物流行业，不仅提高了劳动生产率，还能改善工作环境，提高企业的市场竞争力。
“码垛机械手技术”是机器人中最常用的一项技术。
智能码垛机械手是通过模仿人手和手臂的某些动作功能，按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置，可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在各种环境下操作以保护人身安全。
智能码垛机械手可以完成包装、搬运、转运、堆放和其他工作任务，在促进生产自动化和降低生产成本上充分体现其极高的使用价值，同时也为制造业的转型升级创造了条件[1]。
1 智能码垛机械手整体方案设计按照坐标系类型的不同，码垛机械手系统可以分为4个大类：直角坐标型系统、球坐标型系统、圆柱坐标型系统、多轴关节型系统。
根据应用场合的不同要求，选取不同坐标系类型的机械手臂。
本文以多轴关节型系统的码垛机械手为设计研究对象进行描述。
1.1 码垛机械手系统组成小型纸箱包装生产线上的码垛机械手坐标系统属于多轴关节型坐标系统。
该码垛机械手系统分为包装盒定位、纸箱传送、机械手3个部分。
机械手部分的基本结构由机械手爪、伺服电机、电磁吸铁和复位弹簧4部分组成。
拍摄式光电开关传感器确定纸箱到达位置后，伺服电机转动，使手爪转到便于抓取纸箱的位置，同时手爪在纸箱传送部分的伺收稿日期：2019-03-12作者简介：成慧翔（1985—），女，讲师，山西农业大学信息学院，主要从事智能控制的研究。
山西省晋中市太谷县学院路8号山西农业大学信息学院。
E-mail:245953367@4748现代农业装备2019年服电机驱动下，进行抓取移位。
关闭的限位开关确定位于缓冲定位器的前面的纸箱的位置，感应电机的纸箱输送机停转。
然后扩散光电开关判断两侧的机械夹臂是否夹紧，如果夹紧停止，马达也停止。
此时，纸箱完成放置，机器人开始打包。
机器人布防完成后，发送一个信号，纸箱夹紧感应电机带动夹臂退回；夹紧臂退回到复位点后，位于复位点处的限位开关被触发，提示夹紧臂到位；纸箱传送带感应电机开始旋转；满箱被送走，空箱被运送开始下一个周期。
码垛机器人要实现包装盒定位、纸箱传送、机械手动作3个工作环节，实际需要由传感器部分、人机交互部分、控制部分、驱动部分、机械部分和机械手-环境交互部分6个部分结合起来，工作原理如图1所示。
图1 码垛机械手控制系统组成图2 机械手动作图图3 PLC控制系统硬件电路连接图1.2 码垛机械手的控制要求如图2所示，图中M 表示拖动机械手移动的电动机；Q1~Q4表示不同位置的限位开关。
机械手要将物体从位置A 移动到位置B 处；机械手的原始位置（起点条件）停在位置A 的上方，Q1、Q3均闭合；如果起点条件满足且Q5闭合（位置A 处有物体），按下启动按钮，机械手按“①→②→③→④→⑤→⑥→①”的步骤工作。
注：①下落；②夹紧；③上升平移；④下落；⑤释放； ⑥上升平移2 智能码垛机械手硬件系统设计码垛机械手控制系统以CPU226PLC 为控制核心，主要硬件包括：传感器、开关电源、S7-200PLC、中间继电器、接触器、外部的显示设备、伺服驱动器系统、伺服电动机等。
用于检测抓取物体力量的传感器是机械手爪末端传感器，其安装位置既要保证传感器自身的安全可靠，又要确保抓握物体的状态良好，以及反馈抓取力的大小，以确保抓握物体的状态良好；传送带传送的物体用光电传感器来感应，根据用户需要以及实地考察进行位置安装，使机械臂运行到准确的位置，精确控制机械手的运动轨迹；主电路是接触器对电机的控制，采取了相应的短路保护（FU）和热过载保护（FR）等措施[2,3]。
PLC 硬件连接图如图3所示。
49第2期图4 智能码垛机械手控制流程图3 智能码垛机械手软件系统设计智能机械手的编程主要是对伺服电机的精准控制，需要根据用户的实际需求进行调试，确定定时器的时间等。
在软件编辑中，该码垛机械手运行过程是以各种传感器为激发条件，运行时间及运行行程的限制作为各伺服电机运行的限制条件，各动作完成后，根据传感器检测能否继续连续运行，如果能，则一直运转，重复工作；若不能，则回到初始位置。
同时需注意，在控制伺服电机运转过程时，设置软限位，超量程时，需要设置手动控制环节，能够手动设置电机限位[4, 5]。
在实际中，除了电源启动停止外，各种传感器作为输入条件，作为电机动作的控制源，电机在运行中，根据编码器、伺服控制器以及限位的设定，控制其转速的变化，图4是拟定的机械手动作流程图。
4 小结通过实际调试模拟运行，该设计系统能够很好地实现预期的设想，按照既定的程序和流程实现运转，尤其在电机运行的行程范围和时间范围内，能够获得预期的效果。
在模拟运行过程中，机械手的夹持动作准确，但效果未达到预期状态，虽然所夹持的实验物品没有受到损坏，但是有时会出现被夹物品外部变形的情况。
在后续开发中，要重点研究如何控制夹持力的大小，以保证在对所有物品夹持时，不会破坏物品。
该设计对智能码垛机械手的后续开发工作奠定了良好的理论基础，起到了一定的指导作用，同时，对各行业中运用到的机械手控制系统的设计也具有一定的借鉴意义。
随着科技的不断进步，人工智能发展日新月异，机械手运行可靠性，操作安全性上的优势逐步突显，在减少劳动力，提高工作效率，保护操作人员安全方面获得越来越多的认可，其应用范围将逐步扩大。
参考文献[1] 王宇.多轴机械手控制系统的研究与开发[D]. 杭州：浙江工业大学，2012.[2] 张丰华，韩宝玲，罗庆生，等. 基于PLC的新型工业码垛机器人控制系统设计[J]. 计算机测量与控制，2009，17（11）：2191-2193.[3] 刘清，韩宝玲，罗庆生，等. S7-200可编程控制器在新型智能码垛机器人中的应用研究[J]. 制造业自动化，2008，30（07）：39-43.[4] 李金泉. 码垛机器人机械结构与控制系统设计[M].北京：北京理工大学出版社，2011.[5] 胡洪国，高建华，杨汝清. 码垛技术综述[J]. 组合机床与自动化加工技术，2000（06）：7-9.（下转第76页）成慧翔 等：智能码垛机械手控制系统的设计现代农业装备2019年5 加大特色农机的研发力度乡村振兴了，产业一定是百花齐放、产品种类繁多，与之相对应的，是特色的农机产品。
这里所说的特色的农机产品主要是指区域性的、使用面积小和创新的新农机产品，所以必须加大特色农机产品的研发力度，满足市场需求。
农机科研企事业单位要不断进行市场调研，根据不同地方的农业特色，研制出符合市场和用户要求的特色农机产品。
在研制过程中，尽量和农业产区的用户联合研制，根据用户的需求不断地改进产品性能，因为用户才最清楚什么产品最适合，知道哪里最需要改进，哪里需要加强，这样才可以研制出高质量和高适应性的特色农业机械。
同时，地方政府可以制定相关的扶持政策，用一系列的政策或资金扶持和引导特色产业。
例如，我国丘陵山地占比较高，丘陵地区应加强研发多功能中小型机具，围绕耕整地、种、中间折枝、施肥、修剪、运输、初加工等环节，加大科研开发力度。
要助力乡村振兴，一定要加大特色经济作物机械化研发和推进工作。
6 结语乡村振兴，利国利民，乡村全面振兴，离不开农业机械化。
随着工业化和城镇化进程不断加快，农业“用工难”和“用工贵”问题日益突出，农业各领域对机械化的需求越来越迫切，广大农民对农机装备的依赖越来越明显。
农业机械化的发展，极大地促进了中国农业综合生产能力的提高，也为中国农业增效、农民增收和农村繁荣带来了新变化，增添了新动能。
在新形势、新要求下，在实施“乡村振兴战略”的进程中，农业机械化应加快发展速度和转型升级，为乡村振兴保驾护航。
参考文献[1] 中共中央宣传部.习近平总书记系列重要讲话读本[M]. 北京：学习出版社&人民出版社，2016.[2] 中共中央文献研究室.毛泽东文集（第8卷）[M].北京：人民出版社，1996.[3] 中共中央国务院关于实施乡村振兴战略的意见[J].中华人民共和国国务院公报，2018（05）.Design of the Control System of Intelligent Palletizing ManipulatorCheng Huixiang，Zhang Hu，Liu Pan，Li Kaili（Information College of Shanxi Agricultural University, Taigu 030800, China）Abstract: In today's fast-moving society, efficient productivity is becoming more and more popular, and the application of robots is becoming more and more extensive. Based on sensors, PLC and servo technology, robots can play an important role in all walks of life. In this paper, the basic components of the palletizing robot system and the PLC-based control system 2 modules are introduced to the intelligent palletizing robot. In the software design, the control points of the servo motor are emphasized. Finally, the intelligent code robot control system is debugged and analyzed and summarized. This design content has played a certain reference role in the design of the manipulator control system used in industry and agriculture.Key words: palletizing robot；PLC；servo drive（上接第49页）76。
