U8機(jī)電系統(tǒng)實(shí)踐報(bào)告1

1、機(jī)電系統(tǒng)實(shí)踐課 程 報(bào) 告班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 翁子成指導(dǎo)教師：吳勇華五邑大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院目 錄目錄序言1第1章、自動(dòng)化生產(chǎn)線介紹21.1光機(jī)電氣一體化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)組成21.2光機(jī)電氣一體化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)功能21.3六自由度裝配機(jī)器人模塊單元傳動(dòng)系統(tǒng)分析41.3.1傳送帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)類型和傳動(dòng)類型41.3.2傳送帶傳動(dòng)系圖和轉(zhuǎn)速圖51.3.3機(jī)械臂六自由度的簡(jiǎn)圖和三維圖及執(zhí)行元件51.3.4料庫(kù)簡(jiǎn)圖71.3.5系統(tǒng)組成81.4六自由度裝配機(jī)器人模塊單元控制系統(tǒng)分析8第2章、自動(dòng)化生產(chǎn)線六自由度裝配機(jī)器人模塊單元改進(jìn)設(shè)計(jì)102.1改進(jìn)方案102.2改進(jìn)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)102.2.1旋轉(zhuǎn)料庫(kù)改進(jìn)前

2、與改進(jìn)后對(duì)比122.2.2機(jī)械臂夾具的改進(jìn)前與改進(jìn)后的對(duì)比122.3改進(jìn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)142.3.1.PLC的運(yùn)用142.3.2.PLC的梯形圖編程規(guī)則142.3.3.PLC指令的介紹142.3.4 CPU的構(gòu)成152.3.5.PLC流程圖162.3.6.PLC接線圖172.3.7.I/O端口配制19第3章六自由度裝配機(jī)器人模塊機(jī)電系統(tǒng)仿真203.1背景203.2基本元件，功能203.3設(shè)計(jì)流程圖213.4軟件操作213.5問(wèn)題分析223.6軟件仿真示意圖23第4章總結(jié)24附錄一：零維圖26附錄二：PLC程序26附錄三：參考資料26序言機(jī)電系統(tǒng)實(shí)踐課程以光機(jī)電氣一體化柔性生產(chǎn)綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)作為實(shí)踐

3、的對(duì)象，其中包括立體倉(cāng)庫(kù)出庫(kù)模塊單元；材料檢測(cè)與機(jī)器視覺(jué)模塊單元；數(shù)控加工模塊單元；尺寸檢測(cè)模塊單元；廢品分揀模塊單元；模擬量噴涂模塊單元；六自由度裝配串聯(lián)機(jī)器人模塊單元；成品庫(kù)與堆垛機(jī)模塊單元；系統(tǒng)總控模塊單元。 這九個(gè)模塊涵蓋了理論課程的所有科目，所以選用光機(jī)電氣一體化綜合系統(tǒng)，理論聯(lián)系實(shí)際，同時(shí)，加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的直觀理解，聯(lián)系了不同優(yōu)勢(shì)的學(xué)生對(duì)各自擅長(zhǎng)的內(nèi)容進(jìn)行分工創(chuàng)新，加強(qiáng)了動(dòng)手能力和思考分析、數(shù)據(jù)處理的能力，為企業(yè)培養(yǎng)了一批機(jī)電氣產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的研究人才。本團(tuán)隊(duì)選擇了六自由度裝配串聯(lián)機(jī)器人模塊單元改進(jìn)創(chuàng)新，令該系統(tǒng)更加優(yōu)化、更節(jié)省成本、效率越高。工業(yè)機(jī)械手即工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、

4、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代化制造業(yè)重要的自動(dòng)化裝備。自從1962年美國(guó)研制出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人以來(lái)，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其產(chǎn)品發(fā)展很快，已成為柔性制造系統(tǒng)（FMS）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）、自動(dòng)化工廠（FA）的自動(dòng)化工具。廣泛采用工業(yè)機(jī)器人，不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對(duì)保障人身安全，改善勞動(dòng)環(huán)境，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本，有著十分重要的意義。同計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一樣，工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用正在日益改善著人類的生產(chǎn)和生活方式第1章、自動(dòng)化生產(chǎn)線介紹1.1光機(jī)電氣一體化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)組成序號(hào)單元代號(hào)單元名稱1U01立體倉(cāng)庫(kù)

5、出庫(kù)模塊單元2U02材料加測(cè)與機(jī)器視覺(jué)模塊單元3U03數(shù)控加工模塊單元4U04尺寸檢測(cè)模塊單元5U05工業(yè)總線系統(tǒng)總控單元6U06廢品分揀模塊單元7U07模擬量噴涂模塊單元8U08六自由度裝配串聯(lián)機(jī)器人模塊單元9U09成品庫(kù)與堆垛機(jī)模塊單元光機(jī)電氣一體化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)包括：立體倉(cāng)庫(kù)出（入）庫(kù)模塊單元；材料檢測(cè)與機(jī)器視覺(jué)模塊單元；數(shù)控加工模塊單元；尺寸檢測(cè)模塊單元；工業(yè)總線系統(tǒng)總控單元；廢品分揀模塊單元；模擬量噴涂模塊單元；六自由度裝配串聯(lián)機(jī)器人模塊單元；成品庫(kù)與堆垛機(jī)模塊單元等九個(gè)模塊單元組成，具備信息流和物流兩大功能。1.2光機(jī)電氣一體化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)功能1.立體倉(cāng)庫(kù)出庫(kù)（入庫(kù)）模塊單元功能：本

6、單元可以熟悉氣動(dòng)原理與輸送機(jī)變向技術(shù)，了解四自由度碼垛機(jī)如何通過(guò)四個(gè)軸和手爪的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)樣件的夾取和搬運(yùn)等動(dòng)作。本單元中，手爪采用氣動(dòng)結(jié)構(gòu)，用電磁閥的得電和失電來(lái)控制氣缸的動(dòng)作，從而來(lái)控制手爪的 張開(kāi)和夾緊。四自由度碼垛機(jī)通過(guò)四個(gè)軸和手爪的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)樣件的夾取和搬運(yùn)等動(dòng)作。2.材料檢測(cè)與機(jī)器視覺(jué)模塊單元功能：材料檢測(cè)傳感器的主要作用是檢測(cè)材料性質(zhì)是否金屬與非金屬并對(duì)工件選擇合適的加工參數(shù)進(jìn)行加工。通過(guò)本單云也可掌握機(jī)器視覺(jué)的基本概念和系統(tǒng)設(shè)備組成，熟悉接口設(shè)置，并進(jìn)而掌握熟悉機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)軟件算法，了解國(guó)內(nèi)外發(fā)展和應(yīng)用。3.數(shù)控加工模塊單元；尺寸檢測(cè)模塊單元；廢品分揀模塊單元；模擬量噴涂

7、模塊單元；六自由度裝配串聯(lián)機(jī)器人模塊單元；成品庫(kù)與堆垛機(jī)模塊單元；系統(tǒng)總控模塊單元。存在問(wèn)題：六自由度并聯(lián)機(jī)器人模擬刀具裝置換刀麻煩、不方便，建議設(shè)計(jì)成多個(gè)刀具一體裝置。4.尺寸檢測(cè)模塊單元：進(jìn)行尺寸檢測(cè)單元由孔深檢測(cè)傳感器進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)束后不合格工件被運(yùn)送到廢品區(qū)，進(jìn)入廢品單元，由氣推裝置推送到廢品槽內(nèi)。合格的產(chǎn)品由90度搬運(yùn)機(jī)器人放到輸送線上繼續(xù)運(yùn)行。存在問(wèn)題：尺寸檢測(cè)單元只檢測(cè)孔的深度，沒(méi)有檢測(cè)圓的直徑，可能出現(xiàn)工件和蓋子不合；建議增設(shè)檢測(cè)圓直徑裝置。5.廢品分揀模塊單元功能：本單元可以熟悉氣動(dòng)原理與輸送機(jī)變向技術(shù)，了解工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下廢品是如何處理與分揀的，本系統(tǒng)單元中，根據(jù)廢品的形狀

8、顏色材料等技術(shù)參數(shù)，分為三種不同廢品區(qū)域進(jìn)行分揀。6.模擬量噴涂模塊單元功能：本系統(tǒng)單元工作主要是把上單元運(yùn)輸過(guò)來(lái)的工件經(jīng)過(guò)本單元噴涂運(yùn)輸機(jī)上并根據(jù)上單元CCD系統(tǒng)檢測(cè)的顏色結(jié)果使相對(duì)應(yīng)的噴槍工作，對(duì)工件進(jìn)行噴涂。通過(guò)操作和應(yīng)用，了解PLC對(duì)模擬量控制的編程過(guò)程。存在問(wèn)題：缺少噴漆前的磷化處理，沒(méi)有增強(qiáng)涂裝膜層與工件間的結(jié)合力、沒(méi)有提高涂裝后工件表面涂層的耐蝕性。在噴漆前增加磷化處理，來(lái)提高漆在工件的粘附力，增加噴漆效果。7.六自由度裝配機(jī)器人模塊單元：機(jī)械臂對(duì)上一工序輸出的配件進(jìn)行抓取并傳送至載物臺(tái)，進(jìn)而使用母件與配件進(jìn)行裝配，最后夾取成品輸出到傳送帶，由下一工序進(jìn)行堆垛處理。圖1-1光機(jī)電

9、氣一體化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)物圖圖1-2光機(jī)電氣一體化柔性生產(chǎn)系統(tǒng)三維圖1.3六自由度裝配機(jī)器人模塊單元傳動(dòng)系統(tǒng)分析1.3.1傳送帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)類型和傳動(dòng)類型1.直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)：當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，控制部會(huì)再根據(jù)驅(qū)動(dòng)器設(shè)定的速度及加/減速率所組成的命令(Command)與hall-sensor信號(hào)變化的速度加以比對(duì)(或由軟件運(yùn)算)再來(lái)決定由下一組(AH、BL或AH、CL或BH、CL或)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，以及導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng)短。速度不夠則開(kāi)長(zhǎng)，速度過(guò)頭則減短，此部份工作就由PWM來(lái)完成。高轉(zhuǎn)速的速度控制必須考慮到系統(tǒng)的CLOCK 分辨率是否足以掌握處理軟件指令的時(shí)間，另外對(duì)于hall-sensor信號(hào)變化的資料存取方式也影

10、響到處理器效能與判定正確性、 實(shí)時(shí)性。為滿足堆垛機(jī)夾取工件速度與傳送帶同步，需對(duì)電機(jī)進(jìn)行減速處理。一般情況采取二級(jí)減速。此外機(jī)械手運(yùn)用到了步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)控制傳動(dòng)。2.齒輪傳動(dòng)：如夾取物料中換位轉(zhuǎn)臺(tái)到裝配的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中、機(jī)械臂的旋轉(zhuǎn)。帶傳動(dòng)：如機(jī)械手的左右移動(dòng)、在空間實(shí)現(xiàn)不同位置的觸動(dòng)，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)帶動(dòng)機(jī)械臂各個(gè)自由度軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。1.3.2傳送帶傳動(dòng)系圖和轉(zhuǎn)速圖圖1-3 圖1-41.3.3機(jī)械臂六自由度的簡(jiǎn)圖和三維圖及執(zhí)行元件圖1-5 圖1-6圖1-7圖1-81.六自由度裝配機(jī)器人模塊單元基本組成機(jī)械部分：伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)、氣源、諧波減速器、皮帶運(yùn)輸機(jī)、鋁合金工作臺(tái)、裝配作

11、業(yè)臺(tái)、六自由度串聯(lián)機(jī)器人、機(jī)械爪、旋轉(zhuǎn)料庫(kù)、擋板；傳感部分：光電傳感器、工件顏色檢測(cè)傳感器控制部分：采用Windows系列操作系統(tǒng)、通用機(jī)器人語(yǔ)言編程系統(tǒng)、plc功能：本單元中，機(jī)械臂對(duì)上一模擬量噴涂模塊單元輸出的成品進(jìn)行夾取傳送，并作用到指定位置，用于母件與配件的裝配，并傳輸?shù)絺魉蛶?，為下一成品?kù)與堆垛模塊單元的顏色堆垛歸類做提前準(zhǔn)備。2.六自由度裝配機(jī)器人模塊單元功能分析系統(tǒng)共有6個(gè)自由度，分別是夾緊、旋轉(zhuǎn)、俯仰（1）、 左右搖擺、俯仰（2）及基座的回轉(zhuǎn)?；幕剞D(zhuǎn)自由度可以進(jìn)行360度的回轉(zhuǎn)；與基座相連的俯仰機(jī)構(gòu)（包含液壓缸）可進(jìn)行俯仰動(dòng)作，幅度較大，可以滿足60-120度的俯仰要求，與

12、此相連部分為左右搖擺機(jī)構(gòu)，能夠完成-6060度的左右來(lái)回?cái)[動(dòng)，接著下去的是俯仰機(jī)構(gòu)，與搖擺機(jī)構(gòu)內(nèi)部類似，亦可完成-6060度的上下俯仰動(dòng)作，最后的是旋轉(zhuǎn)部分與手指部分，旋轉(zhuǎn)部分可以正反旋轉(zhuǎn)，手指部分通過(guò)在手腕上滑槽來(lái)控制收放動(dòng)作。機(jī)構(gòu)采用液壓控制各自由度的動(dòng)作，簡(jiǎn)單方便且功率大，各自由度之間相互聯(lián)系且獨(dú)立，動(dòng)作時(shí)互不干涉。3.六自由度裝配機(jī)器人模塊單元過(guò)程分析機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)通過(guò)電機(jī)轉(zhuǎn)速和步距角控制旋轉(zhuǎn)角度，再通過(guò)齒輪和同步帶把動(dòng)力傳輸至輸出軸控制機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)角度，從而到達(dá)空間的指定位置，末端抓手抓取時(shí)，通過(guò)氣缸推動(dòng)活塞桿沿末端軸線方向前后移動(dòng)，從而推動(dòng)兩抓手沿垂直于軸線的導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌和抓手接觸部

13、分用滾珠，減少摩擦，使運(yùn)動(dòng)順暢，從而帶動(dòng)抓取部分平行于軸線張合。工位機(jī)會(huì)對(duì)機(jī)器人至少11個(gè)位置進(jìn)行儲(chǔ)存，包括移動(dòng)到工件在傳輸帶位置上方，下降至工件中心，移至裝配臺(tái)上方，上升，移至漫反射傳感上方工位的上方，下降至工件中心，移至裝配臺(tái)工件上方，下降，下降，移至傳送帶。鏈條傳動(dòng)：傳動(dòng)比準(zhǔn)確，能在低速、重載下工作，環(huán)境適應(yīng)型強(qiáng)，制造和安裝精度要求低。同步帶：運(yùn)動(dòng)時(shí)無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，使速度同步，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)；無(wú)需大的張緊力，傳動(dòng)比范圍大，維護(hù)方便，費(fèi)用低，耐腐蝕。皮帶運(yùn)輸機(jī)通過(guò)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，輸入軸依靠齒輪和鏈條傳動(dòng)，與張緊機(jī)構(gòu)相連從而拖動(dòng)傳輸帶運(yùn)動(dòng)，由上一模塊來(lái)的產(chǎn)品被傳輸帶過(guò)來(lái)，通過(guò)光電傳感器，傳輸信號(hào)給plc

14、,plc控制旋轉(zhuǎn)氣缸，帶動(dòng)擋板擺動(dòng)打到傳輸帶的工作面，從而攔截工件，此時(shí)信號(hào)傳入工控機(jī)內(nèi)以對(duì)六自由度機(jī)器人進(jìn)行精密控制，機(jī)器人通過(guò)之前的位置控制過(guò)程實(shí)現(xiàn)抓?。粰C(jī)器人旋轉(zhuǎn)至裝配工作臺(tái)，放下工件；此時(shí)料庫(kù)通過(guò)步進(jìn)電機(jī)再通過(guò)諧波減速器減速旋轉(zhuǎn)，在十二位庫(kù)料結(jié)構(gòu)中，有兩個(gè)傳感器，一個(gè)是色傳感器檢測(cè)母工件顏色，傳感器發(fā)射光線(紅,綠,藍(lán))在需要檢查的物體,根據(jù)反射光進(jìn)行計(jì)算顏色的成分,然后和存儲(chǔ)的參照顏色值比較，當(dāng)前一模塊所檢測(cè)得顏色RGB值和該傳感的RGB一樣時(shí)，信號(hào)給plc一個(gè)電位，控制料庫(kù)的電機(jī)旋轉(zhuǎn)，使該工位工件直接旋轉(zhuǎn)至有漫發(fā)射傳感器的工位，再通過(guò)該工位的漫反射傳感器，依據(jù)光線被不規(guī)則物體遮擋后

15、會(huì)朝各個(gè)方向折射發(fā)散，檢測(cè)傳感器上方料庫(kù)的工位該母工件是否到達(dá)該工位，當(dāng)?shù)竭_(dá)后，漫反射傳感給一個(gè)電位變化給工控機(jī)，工控機(jī)控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)至漫反射傳感上方的工位，抓取母工件，放至裝配臺(tái)上的工件上，然后夾取裝配件移至傳輸帶，當(dāng)通過(guò)傳輸帶兩側(cè)的光電傳感器時(shí)，給信號(hào)給plc,控制旋轉(zhuǎn)氣缸，從而打下?lián)醢?，攔下裝配體，進(jìn)入下一模塊。4.機(jī)械臂使用伺服電機(jī)的好處分析：1、精度：實(shí)現(xiàn)了位置，速度和力矩的閉環(huán)控制；克服了步進(jìn)電機(jī)失步的問(wèn)題；2、轉(zhuǎn)速：高速性能好，一般額定轉(zhuǎn)速能達(dá)到20003000轉(zhuǎn)；3、適應(yīng)性：抗過(guò)載能力強(qiáng)，能承受三倍于額定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載，對(duì)有瞬間負(fù)載波動(dòng)和要求快速起動(dòng)的場(chǎng)合特別適用；4、穩(wěn)定：

16、低速運(yùn)行平穩(wěn)，低速運(yùn)行時(shí)不會(huì)產(chǎn)生類似于步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)運(yùn)行現(xiàn)象。適用于有高速響應(yīng)要求的場(chǎng)合；5、及時(shí)性：電機(jī)加減速的動(dòng)態(tài)相應(yīng)時(shí)間短，一般在幾十毫秒之內(nèi)；6、舒適性：發(fā)熱和噪音明顯降低。1.3.4料庫(kù)簡(jiǎn)圖圖1-9傳動(dòng)原理：料庫(kù)存放不同顏色的母件在轉(zhuǎn)盤上，當(dāng)機(jī)械臂夾取裝配件放置在裝配臺(tái)時(shí)，色傳感器檢測(cè)母工件顏色，然后和存儲(chǔ)的參照顏色值比較，當(dāng)前一模塊所檢測(cè)得顏色RGB值和該傳感的RGB一樣時(shí)，PLC給出電位，控制料庫(kù)的電機(jī)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)到一定位置，由機(jī)械臂夾取母件和裝配件配合，最后機(jī)械臂將配合好的成品夾放置到傳送帶上，由下一道工序執(zhí)行。1.3.5系統(tǒng)組成夾取配件夾具轉(zhuǎn)盤動(dòng)作信號(hào)傳入輸出信號(hào)動(dòng)作夾取母件動(dòng)作

17、停止裝配圖1-101.4六自由度裝配機(jī)器人模塊單元控制系統(tǒng)分析1）氣動(dòng)控制系統(tǒng)靜音氣泵為壓縮空氣發(fā)生裝置，其中包括空氣壓縮機(jī)、壓力開(kāi)關(guān)、過(guò)載安全保護(hù)器、儲(chǔ)氣罐、壓力表、過(guò)濾減壓閥及氣源開(kāi)關(guān)等部件。氣泵是用來(lái)產(chǎn)生具有足夠壓力和流量的壓縮空氣并將其凈化、處理及儲(chǔ)存的一套裝置，氣泵的輸出壓力可通過(guò)其上的過(guò)濾減壓閥進(jìn)行調(diào)節(jié)；圖1-112）步進(jìn)電機(jī)控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。步進(jìn)電機(jī)定子的各相繞組按照一定的順序通電、斷電，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)子按既定的方向一步一步轉(zhuǎn)動(dòng)固定的角度，這個(gè)角度被稱為“步距角”；3）伺服電機(jī)控制伺服電機(jī)可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速

18、以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制，并能快速反應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高、始動(dòng)電壓等特性，可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。4）三相異步交流電機(jī)控制當(dāng)三相電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組 通入三相對(duì)稱交流電后，將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向相同

19、，通過(guò)減速器實(shí)現(xiàn)三相異步交流電機(jī)的減速，使得傳送帶平穩(wěn)傳動(dòng)。第2章、自動(dòng)化生產(chǎn)線六自由度裝配機(jī)器人模塊單元改進(jìn)設(shè)計(jì)2.1改進(jìn)方案六自由度裝配機(jī)器人模塊單元存在的問(wèn)題：1.顏色傳感器對(duì)光線的要求較高，環(huán)境天氣影響均會(huì)影響。2.旋轉(zhuǎn)料庫(kù)容量有限，且空間占有主要集中在平面。3.機(jī)器人工作效率低，夾具夾持的工件容易脫松，摩擦系數(shù)小六自由度裝配機(jī)器人模塊單元改進(jìn)方案：1.在顏色傳感器附近安裝燈光。安裝燈光能夠增強(qiáng)空間亮度，降低顏色傳感器分辨顏色時(shí)的出錯(cuò)。為工序的正常運(yùn)作奠定基礎(chǔ)。2.利用垂直地平面的方向上的空間由于未改進(jìn)前料庫(kù)的容量有限，從而，延遲了工作的裝配時(shí)間，使整個(gè)作業(yè)進(jìn)度都放緩，降低了工作效率，

20、導(dǎo)致場(chǎng)地分配不合理，改用垂直的架平面一方面增加庫(kù)存容量，場(chǎng)地運(yùn)用更加優(yōu)化合理，一方面不同顏色的母件放置在不同不同層面上，避免了夾取出錯(cuò)，減少了設(shè)備的組裝，減少了安裝經(jīng)費(fèi)，大大的提高產(chǎn)能和經(jīng)濟(jì)效益。3.減少機(jī)器人夾持工件到裝配臺(tái)的過(guò)程，選擇用氣動(dòng)推桿帶動(dòng)的夾具使工件推至裝配區(qū)后夾緊。減少機(jī)器人工作量，提高效率，再而，換用雙V型夾具夾取穩(wěn)定性更好。2.2改進(jìn)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：機(jī)械零件材料選用的原則要考慮三個(gè)方面的要求 1、使用要求（首要考慮）：1）零件的工況（震動(dòng)，沖擊，高溫，低溫，高速，高載都應(yīng)當(dāng)慎重對(duì)待）：針對(duì)機(jī)械臂夾具的使用要求，除了優(yōu)化工況，其他可以不做處理。 2）對(duì)零件尺寸和質(zhì)量的限

21、制：夾具尺寸滿足夾取零件二維尺寸即可。 3）零件的重要程度。（對(duì)于整機(jī)可靠度的相對(duì)重要性）：夾具是傳輸物料的部件，為不損壞材料，夾具設(shè)計(jì)時(shí)考慮夾取變形情況。 2、 工藝要求： 1）毛坯制造（鑄造，鍛打，切板，切棒）：采用鋁琔 2）機(jī)械加工：對(duì)夾具完成多次沖壓成型。 3）熱處理 ：無(wú)需熱處理。 4）表面處理 ：拋光夾具體。3、經(jīng)濟(jì)性要求： 1）材料價(jià)格（普通圓鋼與冷拉型材，精密鑄造，精密鍛造的毛坯成本與加工成本的對(duì)比，）； 2）加工批量和加工費(fèi)用；3）材料的利用率；（如板材，棒料，型材的規(guī)格，合理的加以利用） 4）替代（盡量用廉價(jià)材料來(lái)代替價(jià)格相對(duì)昂貴的稀有材料）：鋁材相對(duì)價(jià)格低廉，使用合理。整

22、體前后對(duì)比圖：圖2-1 圖2-2 圖2-32.2.1旋轉(zhuǎn)料庫(kù)改進(jìn)前與改進(jìn)后對(duì)比圖2-3 圖2-4改進(jìn)說(shuō)明；物料倉(cāng)儲(chǔ)，原有設(shè)備通過(guò)傳感器識(shí)別快速定位使得儲(chǔ)物盤準(zhǔn)確定位在所需物料位置處，高效但是由于儲(chǔ)物盤有限，不方便大量倉(cāng)儲(chǔ)，當(dāng)生產(chǎn)線效率很高做工時(shí)候不能滿足相應(yīng)的要修，目前根據(jù)不同物料顏色改進(jìn)為倉(cāng)儲(chǔ)式物料儲(chǔ)存器，主要設(shè)計(jì)為，框架材料依然使用鋁材型材，垂直架分4層，每層放置不同顏色的母件，每一次都有一個(gè)固定擋板用于阻擋源源不斷的物料進(jìn)給，當(dāng)每一層儲(chǔ)存滿時(shí)，物料儲(chǔ)備的物料源頭將停止物料的運(yùn)輸，具體設(shè)計(jì)為每層一個(gè)傳感器用于傳輸信號(hào)給每個(gè)擋板和物料源，使他們得到信號(hào)后做出相應(yīng)的動(dòng)作指令，采用步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)傳

23、輸帶傳送，進(jìn)而送到機(jī)械臂夾具指定位置，然后電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，母件停留在指定端，夾具轉(zhuǎn)動(dòng)位置進(jìn)行夾取裝配作業(yè)。2.2.2機(jī)械臂夾具的改進(jìn)前與改進(jìn)后的對(duì)比圖2-5 圖2-6圖2-7改進(jìn)說(shuō)明：夾具材料不變，氣缸推動(dòng)，改變?cè)煨?，由直線型夾取改為雙V型夾取，雙V型塊夾具用于以外圓表面為定位基準(zhǔn)的工件，這種夾具能夾取形狀不規(guī)則的零件，主要用于夾取圓柱形型材，通用性很強(qiáng)，而且這種夾具制造周期短，成本低，原有的夾具不能很好地對(duì)物料進(jìn)行加緊，因?yàn)閱螁蜗拗屏藘蓚€(gè)自由度，而該設(shè)計(jì)能夠限制工件的四個(gè)自由度，包括（X/Z軸的平動(dòng)和X/Z的轉(zhuǎn)動(dòng)），是的物料能夠更加的穩(wěn)定作業(yè)。另外，在夾料面貼上粗糙塑膠，以增大與工件摩擦。機(jī)械

24、臂夾具有限元分析：ansys操作步驟：、1、建立幾何模型，盡量簡(jiǎn)化、對(duì)稱。2、設(shè)置材料參數(shù)、選擇合理的單元并設(shè)置參數(shù)：指定受力部件夾具的設(shè)計(jì)材料并預(yù)定受力值。3、幾何模型劃分網(wǎng)格。對(duì)夾具進(jìn)行網(wǎng)格劃分細(xì)化。4、施加載荷：力加載 可以通過(guò)對(duì)應(yīng)的方法（比如說(shuō)特征值屈曲）估計(jì)結(jié)構(gòu)的極限荷載的大致范圍，然后給結(jié)構(gòu)施加一個(gè)稍大的荷載，打開(kāi)自動(dòng)荷載步二分法進(jìn)行非線性靜力分析，最后計(jì)算會(huì)因不收斂終止，則倒數(shù)第二個(gè)子步對(duì)應(yīng)的就是結(jié)構(gòu)的極限荷載；另外，也可以選擇弧長(zhǎng)法，采用足夠的子步（弧長(zhǎng)法可以一直分析到極限承載力之后的過(guò)程）同樣可以從繪制的荷載位移曲線或計(jì)算結(jié)果中找出結(jié)構(gòu)的極限荷載。5、設(shè)置求解控制參數(shù)、步長(zhǎng)等

25、6、求解采用Newton-Raphson迭代法求解，求解時(shí)采用多荷載步，每荷載步又設(shè)若干子步。7、查看結(jié)果：云圖、列表。根據(jù)分析出的數(shù)據(jù)查看設(shè)計(jì)零件的受力情況，由分析結(jié)果看出，設(shè)計(jì)的夾具符合使用要求。2.3改進(jìn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.3.1.PLC的運(yùn)用PLC控制主要采用軟接線方式，其控制邏輯以程序的方式存放在存儲(chǔ)器中，系統(tǒng)功能可通過(guò)改變程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，其“軟繼電器”的觸點(diǎn)數(shù)量無(wú)限，PLC系統(tǒng)的靈活性和可擴(kuò)展性好。PLC采用掃描（串行）工作方式，控制速度快，不會(huì)出現(xiàn)觸點(diǎn)抖動(dòng)的問(wèn)題，從定時(shí)和計(jì)數(shù)控制上看，PLC控制精度高，定時(shí)范圍寬，修改方便，且不受環(huán)境影響。PLC控制壽命長(zhǎng)，可靠性高，且具有自診斷功能，現(xiàn)

26、場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)方便。2.3.2.PLC的梯形圖編程規(guī)則1、 每個(gè)繼電器的線圈和它的觸點(diǎn)均用同一編號(hào)，每個(gè)組件的觸點(diǎn)使用時(shí)沒(méi)有數(shù)量限制。 2、梯形圖每一行都是從左邊開(kāi)始，線圈接在最右邊（線圈右邊不允許再有接觸點(diǎn)）3、 線圈不能直接接在左邊母線上。 4、在一個(gè)程序中，同一編號(hào)的線圈如果使用兩次，稱為雙線圈輸出，它很容易引起誤操作，應(yīng)盡量避免。 5、在梯形圖中沒(méi)有真實(shí)的電流流動(dòng)，為了便于分析PLC的周期掃描原理和邏輯上的因果關(guān)系，假定在梯形圖中有“電流”流動(dòng)，這個(gè)“電流”只能在梯形圖中單方向流動(dòng)即從左向右流動(dòng)，層次的改變只能從上向下。2.3.3.PLC指令的介紹1、 串聯(lián)電路塊的并聯(lián)連接指令OLD 兩

27、個(gè)或兩個(gè)以上的接點(diǎn)串聯(lián)連接的電路叫串聯(lián)電路塊。串聯(lián)電路塊并聯(lián)連接時(shí)，分支開(kāi)始用LD、LDN指令，分支結(jié)束用OLD指令。OLD指令與后述的ALD指令均為無(wú)目標(biāo)元件指令，而兩條無(wú)目標(biāo)元件指令的步長(zhǎng)都為一個(gè)程序步。OLD有時(shí)也簡(jiǎn)稱或塊指令。 2、并聯(lián)電路的串聯(lián)連接指令A(yù)LD 兩個(gè)或兩個(gè)以上接點(diǎn)并聯(lián)電路稱為并聯(lián)電路塊，分支電路并聯(lián)電路塊與前面電路串聯(lián)連接時(shí)，使用ALD指令。分支的起點(diǎn)用LD、LDN指令，并聯(lián)電路結(jié)束后，使用ALD指令與前面電路串聯(lián)。ALD指令也簡(jiǎn)稱與塊指令，ALD也是無(wú)操作目標(biāo)元件，是一個(gè)程序步指令。 3、輸出指令 = = 輸出指令是將繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等的線圈與梯形圖右邊的母線直

28、接連接，線圈的右邊不允許有觸點(diǎn)，在編程中，觸點(diǎn)以重復(fù)使用，且類型和數(shù)量不受限制。 北京天拓四方科技有限公司4、置位與復(fù)位指令S、R S為置位指令，使動(dòng)作保持;R為復(fù)位指令，使操作保持復(fù)位。從指定的位置開(kāi)始的N個(gè)點(diǎn)的寄存器都被置位或復(fù)位,N=1255如果被指定復(fù)位的是定時(shí)器位或計(jì)數(shù)器位,將清除定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值。 5、跳變觸點(diǎn)EU,ED 正跳變觸點(diǎn)檢測(cè)到一次正跳變(觸點(diǎn)的入信號(hào)由0到1)時(shí),或負(fù)跳變觸點(diǎn)檢測(cè)到一次負(fù)跳變(觸點(diǎn)的入信號(hào)由1到0)時(shí),觸點(diǎn)接通到一個(gè)掃描周期.正/負(fù)跳變的符號(hào)為EU和ED,他們沒(méi)有操作數(shù),觸點(diǎn)符號(hào)中間的”P”和”N”分別表示正跳變和負(fù)跳變 6、空操作指令NOP NO

29、P指令是一條無(wú)動(dòng)作、無(wú)目標(biāo)元件的一個(gè)序步指令。空操作指令使該步序?yàn)榭詹僮?。用NOP指令可替代已寫(xiě)入指令，可以改變電路。在程序中加入NOP指令，在改動(dòng)或追加程序時(shí)可以減少步序號(hào)的改變。 7、程序結(jié)束指令END END是一條無(wú)目標(biāo)元件的一序步指令。PLC反復(fù)進(jìn)行輸入處理、程序運(yùn)算、輸出處理，在程序的最后寫(xiě)入END指令，表示程序結(jié)束，直接進(jìn)行輸出處理。在程序調(diào)試過(guò)程中，可以按段插入END指令，可以按順序擴(kuò)大對(duì)各程序段動(dòng)作的檢查。采用END指令將程序劃分為若干段，在確認(rèn)處于前面電路塊的動(dòng)作正確無(wú)誤之后，依次刪去END指令。要注意的是在執(zhí)行END指令時(shí)，也刷新監(jiān)視時(shí)鐘。2.3.4 CPU的構(gòu)成PLC中的

30、CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每臺(tái)PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路， 與通用計(jì)算機(jī)一樣，主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。它確定了進(jìn)行控制的規(guī)模、工作速度、內(nèi)存容量等。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元

31、。 CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。 CPU的運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。 CPU的寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。 CPU雖然劃分為以上幾個(gè)部分，但PLC中的CPU芯片實(shí)際上就是微處理器，由于電路的高度集成，對(duì)CPU內(nèi)部的詳細(xì)分析已無(wú)必要，我們只要弄清它在PLC中的功能與性能，能正確地使用它就夠了。 CPU模塊的外部表現(xiàn)就是它的工作狀態(tài)的種種顯示、種種接口及設(shè)定或控制開(kāi)關(guān)。一般講，CPU模塊總要有相應(yīng)的狀態(tài)指示燈，如電源顯示、運(yùn)行顯示、故障顯示等。箱體式PLC的主箱體也有這些顯示。

32、它的總線接口，用于接I/O范本或底板，有內(nèi)存接口，用于安裝內(nèi)存，有外設(shè)口，用于接外部設(shè)備，有的還有通訊口，用于進(jìn)行通訊。CPU模塊上還有許多設(shè)定開(kāi)關(guān)，用以對(duì)PLC作設(shè)定，如設(shè)定起始工作方式、內(nèi)存區(qū)等。2.3.5.PLC流程圖圖2-8 此模塊的六自由度機(jī)械手負(fù)責(zé)運(yùn)送和裝配零件，有兩種工作方式，手動(dòng)控制用于調(diào)整機(jī)械手工作方位，自動(dòng)控制方式用于生產(chǎn)線自動(dòng)運(yùn)行，模塊中使用紅外對(duì)射傳感器檢測(cè)物料通過(guò)，漫反射傳感器檢測(cè)物料接近，傳感器信號(hào)控制氣缸使擋板動(dòng)作截住物料以及使機(jī)械手動(dòng)作，機(jī)械手總共有5個(gè)工位，過(guò)程為：從原位到工位1，機(jī)械手夾取物料；從工位1經(jīng)過(guò)原位到工位2，機(jī)械手夾取物料送到裝配平臺(tái)上；從工位2

33、到工位3，機(jī)械手夾取物料蓋；從工位3到工位2，機(jī)械手夾取物料蓋與物料裝配；從工位2到工位4，機(jī)械手夾取完整物料送到傳輸面上；從工位4到原位，機(jī)械手回到原位，重復(fù)進(jìn)行操作。2.3.6.PLC接線圖圖2-9S7-200是西門子公司專為中小型用戶設(shè)計(jì)的小型PLC系統(tǒng)，由于其具有可靠性高、功能強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、人機(jī)交互界面友好等特性而廣泛用于工業(yè)控制系統(tǒng)。本模塊選用西門子s7-200 CPU ST60 DC/DC/DC (6ES7 288-1ST60-0AA0),具有24點(diǎn)輸入，16點(diǎn)輸出，配備6ES7 351-1AH01-0AE0，F(xiàn)M351定位功能模塊，具有一通道步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)控制（4路脈沖輸出）。步進(jìn)

34、電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在額定負(fù)荷下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)目。另外，步進(jìn)電機(jī)只有周期性誤差而無(wú)累計(jì)誤差的特點(diǎn)，使其在速度、定位等控制領(lǐng)域應(yīng)用得非常廣泛?？刂撇竭M(jìn)電機(jī)最重要的就是要產(chǎn)生出符合要求的控制脈沖。西門子PLC本身帶有高速脈沖計(jì)數(shù)器和高速脈沖發(fā)生器，其發(fā)出的頻率最大為10KHz，能夠滿足步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的要求。對(duì)PLC提出兩個(gè)特性要求。一是在此應(yīng)用的PLC最好是具有實(shí)時(shí)刷新技術(shù)的PLC，使輸出信號(hào)的頻率可以達(dá)到數(shù)千赫芝或更高。其目的是使脈沖能有較高的分配速度，充分利用步進(jìn)電機(jī)的速度響應(yīng)能力，提高整個(gè)系統(tǒng)的快速性。二是PLC本身的輸出端口應(yīng)

35、該采用大功率晶體管，以滿足步進(jìn)電機(jī)各相繞組數(shù)十伏脈沖電壓、數(shù)安培脈沖電流的驅(qū)動(dòng)要求。對(duì)輸入電機(jī)的相關(guān)脈沖控制，從而達(dá)到對(duì)步進(jìn)電機(jī)三相繞組的48V直流電源的依次通、斷，形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。 步進(jìn)電機(jī)選用兩相四線，驅(qū)動(dòng)器為THB6064H是一款專業(yè)的PWM斬波兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。它內(nèi)部集成了細(xì)分、衰減模式設(shè)置、電路調(diào)節(jié)、CMOS功率放大等電路， 配合簡(jiǎn)單的外圍電路即可實(shí)現(xiàn)高性能、多細(xì)分、大電流的驅(qū)動(dòng)電路。適合驅(qū)動(dòng)57、86型步進(jìn)電機(jī)。據(jù)介紹在低成本、低振動(dòng)、小 噪聲、高速度的設(shè)計(jì)中應(yīng)用效果較佳。適合驅(qū)動(dòng)57、86型步進(jìn)電機(jī)。2.3.7.I/O端口配制圖2-10第3章六自由度裝配機(jī)器人模

36、塊機(jī)電系統(tǒng)仿真3.1背景一種由西門子公司研制開(kāi)發(fā)的全新的面向功能開(kāi)發(fā)的全新機(jī)器設(shè)計(jì)方法，以及基于該設(shè)計(jì)方法的解決方案，基于功能開(kāi)發(fā)的機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)解決方案，適用于機(jī)器的概念設(shè)計(jì)主要解決詳細(xì)設(shè)計(jì)階段過(guò)程中機(jī)械、電氣、液壓等多學(xué)科的協(xié)同設(shè)計(jì)機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)解決方案 (MCD)。借助MCD，設(shè)計(jì)人員創(chuàng)建機(jī)電一體化模型，對(duì)包含多體物理場(chǎng)以及通常存在于機(jī)電一體化產(chǎn)品中的自動(dòng)化相關(guān)行為的概念進(jìn)行3D建模和仿真，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)技術(shù)，加快了涉及機(jī)械、電氣、傳感器和制動(dòng)器以及運(yùn)動(dòng)等多學(xué)科協(xié)同。通過(guò)重用現(xiàn)有知識(shí)，并通過(guò)概念評(píng)估幫助用戶做出更明智的決策，不斷提高機(jī)械設(shè)計(jì)的效率、縮短設(shè)計(jì)周期、降低成本、提升設(shè)

37、計(jì)品質(zhì)。3.2基本元件，功能機(jī)電基礎(chǔ)：剛體：剛體組件可使幾何對(duì)象在物理系統(tǒng)的控制下運(yùn)動(dòng)，添加剛體是基本操作；碰撞體：兩個(gè)物體相互接觸，兩個(gè)對(duì)象都定義有碰撞體時(shí)物理碰撞的前提；對(duì)象源：用于源源不斷地提供物料。運(yùn)動(dòng)副：鉸鏈副：組成運(yùn)動(dòng)副的兩個(gè)構(gòu)件之間只能按照某一方向作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，用于機(jī)器人軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；滑動(dòng)副：組成運(yùn)動(dòng)副的兩個(gè)構(gòu)件之間只能按照某一方向作相對(duì)滑動(dòng)；固定 副：將一個(gè)構(gòu)件固定到另一個(gè)構(gòu)件上，限制自由度。傳感器：碰撞傳感器：利用距離傳感器來(lái)收集觸發(fā)事件。為下一個(gè)工序提供信號(hào)輸入；執(zhí)行機(jī)構(gòu)：速度控制：速度控制驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)副的軸以一預(yù)設(shè)的恒定速度運(yùn)動(dòng)到一預(yù)設(shè)的，本次設(shè)計(jì)為傳送帶速度提前預(yù)設(shè)；位置控制：位

38、置控制驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)副的軸以一預(yù)設(shè)的恒定速度運(yùn)動(dòng)到一預(yù)設(shè)的，為機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)提供角度預(yù)設(shè)。信號(hào)：信號(hào)適配器：用于信號(hào)的中轉(zhuǎn)，接受仿真序列里面的信號(hào)傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。過(guò)程：仿真序列：仿真序列是MCD中的控制元素，可以通過(guò)仿真序列控制，MCD中的任何對(duì)象。經(jīng)過(guò)信號(hào)適配器傳輸給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。3.3設(shè)計(jì)流程圖圖3-13.4軟件操作按照工序流程進(jìn)行設(shè)計(jì)：1.物料底的傳輸：首先進(jìn)行對(duì)物料定義，定義物料為碰撞體和剛體，其次對(duì)傳送帶進(jìn)行定義，傳送帶定義為碰撞體和傳輸面，傳輸面設(shè)置速度初值，然后設(shè)置擋板為碰撞體，阻止物料前進(jìn)，最后定義傳感器，這里采用了碰撞傳感器，用于傳輸信號(hào)給機(jī)器人。2.機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)：首先對(duì)機(jī)械手進(jìn)行基本的剛

39、體，碰撞體定義，然后用到固定副，對(duì)機(jī)械手底座，和螺栓進(jìn)行固定；然后添加鉸鏈副（選擇相應(yīng)的基本件與連接件），6個(gè)自由度的機(jī)械手需要6個(gè)鉸鏈副，定義完鉸鏈副之后，進(jìn)行位置控制，每個(gè)自由度設(shè)置一個(gè)位置控制，然后添加配置數(shù)字模型與PLC連接信號(hào)（信號(hào)適配器），信號(hào)適配器選擇每個(gè)位置控制為對(duì)象進(jìn)行添加位置控制，然后在信號(hào)中角度位移變化，添加公式，最后進(jìn)行仿真序列，選擇信號(hào)適配器中的信號(hào)為相應(yīng)的對(duì)象，然后進(jìn)行角度參數(shù)的設(shè)置，每個(gè)自由度轉(zhuǎn)動(dòng)不動(dòng)的角度，到達(dá)物料的位置，調(diào)整運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，最后選取碰撞傳感器的輸入信號(hào)，在運(yùn)行參數(shù)中將其賦值為ture時(shí)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。3.機(jī)械爪的運(yùn)動(dòng)：首先對(duì)機(jī)械爪進(jìn)行碰撞體的定義，因?yàn)闄C(jī)

40、械爪時(shí)相對(duì)向里運(yùn)動(dòng)，所以要設(shè)置機(jī)械爪的夾取部分為兩個(gè)滑動(dòng)副，添加滑動(dòng)副（選擇相應(yīng)的基本件與連接件），然后對(duì)機(jī)械爪進(jìn)行信號(hào)的處理，首先添加位置控制，其次添加信號(hào)適配器（其中選擇長(zhǎng)度位移變化），最后進(jìn)行仿真序列，調(diào)整運(yùn)動(dòng)過(guò)程的時(shí)間，其中直接運(yùn)行在機(jī)械手停止之后，然后調(diào)整運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)度位移，對(duì)物料進(jìn)行夾取。4.運(yùn)送物料到裝配平臺(tái)：在序列編輯器中復(fù)制之前的每個(gè)自由度的時(shí)序進(jìn)行調(diào)整，粘貼的接下來(lái)的工序，然后經(jīng)過(guò)機(jī)械手的角度的調(diào)整再次相對(duì)運(yùn)動(dòng)，調(diào)整后的每個(gè)鉸鏈副的相對(duì)角度使其轉(zhuǎn)動(dòng)到達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，最后調(diào)整滑動(dòng)副的長(zhǎng)度位移，是機(jī)械爪相對(duì)分離，離開(kāi)物料，設(shè)置裝配平臺(tái)為碰撞傳感器，使其控制，物料倉(cāng)儲(chǔ)里的傳送帶運(yùn)動(dòng)，和裝

41、配完整之后的傳送帶運(yùn)動(dòng)到下一個(gè)工序。5.物料蓋倉(cāng)儲(chǔ)的運(yùn)動(dòng)（改進(jìn)）：經(jīng)過(guò)裝配平臺(tái)的碰撞傳感器的信號(hào)輸入，物料給予傳送帶進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，物料蓋的是一個(gè)對(duì)象源，提供源源不斷地物料，彌補(bǔ)之前物料蓋不足的設(shè)計(jì)缺陷，在其傳感器和擋板，設(shè)置此處的擋板為一個(gè)鉸鏈副，設(shè)置鉸鏈副為位置控制，信號(hào)源來(lái)自碰撞傳感器，序列設(shè)置其轉(zhuǎn)動(dòng)角度為90°，用于阻止物料運(yùn)動(dòng)，每層設(shè)置四個(gè)擋板，每次物料蓋經(jīng)過(guò)傳感器時(shí)，1234不同的擋板進(jìn)行工作最后一個(gè)擋板控制對(duì)象源的停止，使其短期內(nèi)沒(méi)有對(duì)象源的。6.裝配過(guò)程：控制機(jī)械手，復(fù)制之前序列編輯器中的每個(gè)軸自由度的運(yùn)動(dòng)序列，改動(dòng)角度參數(shù)使其機(jī)械手到達(dá)物料蓋倉(cāng)儲(chǔ)攔截位置，之后調(diào)節(jié)機(jī)械爪滑

42、動(dòng)副部分使其進(jìn)行夾取，之后再調(diào)節(jié)每一個(gè)機(jī)械手的軸的序列角度進(jìn)行行物料蓋的裝配過(guò)程。7.完整物料輸送：再次控制機(jī)械手，復(fù)制之前序列編輯器中的每個(gè)軸自由度的運(yùn)動(dòng)序列，改動(dòng)角度參數(shù)使其機(jī)械手到達(dá)完整物料輸送傳送帶上，進(jìn)行物料的輸出。3.5問(wèn)題分析 1.物料墜落：MCD軟件熟悉初期，概念不熟悉，設(shè)置物料為剛體的時(shí)候，在其他工序設(shè)置完成進(jìn)行運(yùn)行時(shí)，物料不停地往一邊快速移動(dòng)直至消失，一直沒(méi)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，直到理解他為剛體，具有一定的質(zhì)量，會(huì)隨之自由落體運(yùn)動(dòng)，所以發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題在坐標(biāo)系，因?yàn)槌跗诮Ｎ覀兪窃赟olidWorks里面建模，坐標(biāo)系與UG里面的不重合，所以按照UG里面坐標(biāo)系仿真時(shí)會(huì)一直出現(xiàn)快速墜落

43、的錯(cuò)誤，處理辦法就是在UG里面快速建模，然后把自己的圖以建模的為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行裝配。 2.碰撞材料：碰撞材料是設(shè)計(jì)過(guò)程的關(guān)鍵部分，因?yàn)椴煌呐鲎膊牧蠒?huì)產(chǎn)生不同的影響，首先是碰撞材料形狀，有方形，圓柱，網(wǎng)格等，一般選擇為網(wǎng)格精度化為細(xì)致，碰撞材料屬性動(dòng)摩擦和靜摩擦參數(shù)，這兩個(gè)參數(shù)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作起到關(guān)鍵性作用，尤其是機(jī)械爪的夾取過(guò)程不同的屬性，影響很大，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)選擇合適的參數(shù)。3.6軟件仿真示意圖圖3-2圖3-3 圖3-4 圖3-5第4章總結(jié)賴龍翠（負(fù)責(zé)總策劃和書(shū)寫(xiě)報(bào)告書(shū)） 翁子成（負(fù)責(zé)機(jī)械設(shè)計(jì)與改進(jìn)）莊煥杰（負(fù)責(zé)PLC程序編程） 趙國(guó)良（負(fù)責(zé)MCD動(dòng)畫(huà)仿真） 賴龍翠：經(jīng)過(guò)兩周時(shí)間的不懈

44、努力，從開(kāi)始對(duì)流水線作業(yè)的認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)，到最終六自由度裝配機(jī)器人模塊單元的改進(jìn)仿真完成，我們小組的每一位成員都盡心盡責(zé)，各成員之間相互合作，相互探討，相互監(jiān)督。在機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)改造之前，我們提出了一致的優(yōu)化方案，緊接著分配各組員相應(yīng)的任務(wù)。本人負(fù)責(zé)的部分主要是協(xié)助隊(duì)員開(kāi)展工作，撰寫(xiě)報(bào)告書(shū)。在完成這些工作時(shí)，我及時(shí)的跟進(jìn)隊(duì)員的作業(yè)進(jìn)度，隊(duì)員每完成把一部分工作時(shí)，本人都會(huì)記錄下來(lái)；書(shū)寫(xiě)報(bào)告書(shū)時(shí)查閱了相關(guān)的頁(yè)面排版格式，對(duì)整個(gè)報(bào)告書(shū)的頁(yè)面進(jìn)行了調(diào)整，包括格式、字體、標(biāo)注等；再則，我對(duì)隊(duì)員的改進(jìn)方案書(shū)面表達(dá)時(shí)，請(qǐng)教了隊(duì)員相關(guān)的操作內(nèi)容，因此，我對(duì)整體的方案流程有了詳細(xì)的認(rèn)識(shí)，有需要建議修改的地方也都會(huì)和隊(duì)員

45、協(xié)商。雖然期間遇到了不少困難，包括流程圖的繪制，plc編程程序的導(dǎo)入，機(jī)械圖片的修整，花費(fèi)了大量的時(shí)間和精力，但從未放棄，一直堅(jiān)持和隊(duì)員直面問(wèn)題，請(qǐng)教同學(xué)，最終，我還是按期完成了這部分的工作，收獲了信心，加強(qiáng)了對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解和接收了新的知識(shí)點(diǎn)。這次的課程設(shè)計(jì)讓我更加深入的認(rèn)識(shí)我的專業(yè)工作是多么的適合我，收益頗多。期待以后會(huì)做的更好。翁子成：經(jīng)過(guò)兩周時(shí)間的不懈努力，從開(kāi)始對(duì)流水線作業(yè)的認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)，到最終六自由度裝配機(jī)器人模塊單元的改進(jìn)仿真完成，我們小組的每一位成員都盡心盡責(zé)，各成員之間相互合作，相互探討，相互監(jiān)督。在機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)改造過(guò)程中，我們提出了一致的優(yōu)化方案，緊接著分配各組員相應(yīng)的任務(wù)。一成員采用solidwork軟件進(jìn)行繪制零件圖、裝配模塊單元圖；一成員使用西門子的PLC進(jìn)行邏