畢業(yè)設(shè)計開題報告_四軸碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計

1、幻燈片1畢業(yè)設(shè)計開題報告 四自由度碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計 幻燈片2四自由度碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計l 背景l(fā) 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢l 控制系統(tǒng)l 具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)與技術(shù)要點(diǎn)l 實(shí)踐安排l 總結(jié)幻燈片3背景介紹l 自從20世紀(jì)60年代初人類制造出第一臺工業(yè)機(jī)器人后，機(jī)器人就顯示出了強(qiáng)大的生命力。機(jī)器人的發(fā)展及應(yīng)用水平已經(jīng)成為了衡量一個國家制造水平和科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志。l 作為工業(yè)機(jī)器人的典型的一種，碼垛機(jī)器人在工業(yè)應(yīng)用，尤其是包裝領(lǐng)域和物流領(lǐng)域正發(fā)揮著越來越大的作用。將機(jī)器人與包裝線相結(jié)合，既提高了生產(chǎn)線的工作效率，又增強(qiáng)了運(yùn)行的可靠性，減少了人力資源的開支，更讓當(dāng)代企業(yè)迅速適應(yīng)不斷變化的市場要求

2、，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益?；脽羝?背景介紹 碼垛機(jī)器人能適應(yīng)于紙箱、袋裝、罐裝、箱體、瓶裝等各種形狀的包裝成品碼垛作業(yè)。 1.從效率上說，碼垛機(jī)器人不僅能承擔(dān)高負(fù)重，而且速度和質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工。 2.從精度上看，每一臺碼垛機(jī)器人都有獨(dú)立的控制系統(tǒng)，極大地保證了作業(yè)精度 。 3.在成本控制方面，機(jī)器人雖然前期投入較高，但是卻能達(dá)到邊際成本效用最大化，且各家機(jī)器人都在為客戶的成本控制而在產(chǎn)品中不斷加入新的科技成果。 幻燈片5四自由度碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計l 背景l(fā) 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢l 控制系統(tǒng)l 具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)與技術(shù)要點(diǎn)l 實(shí)踐安排l 總結(jié)幻燈片6國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢l 目前歐、美、日的碼垛機(jī)器人在

3、碼垛市場的占有率均超過了90，絕大數(shù)碼垛作業(yè)由碼垛機(jī)器人完成。并且基本壟斷了全球市場。l 我國的工業(yè)機(jī)器人從上世紀(jì)80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國家支持下，通過“七五”“八五”“九五”科技攻關(guān) ，取得了長足的進(jìn)步，涌現(xiàn)出了一大批代表企業(yè)和產(chǎn)品，國外碼垛機(jī)器人在我國市場一統(tǒng)天下的局面正在被打破。 l幻燈片7國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢l 但總的看來，我國的碼垛機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用水平和國外相比還有很大差距，如可靠性低于國外同類產(chǎn)品，起步較晚，運(yùn)動速度和精度還有很大提升空間。生產(chǎn)線技術(shù)水平與國外相比仍有差距。和全球市場相比，碼垛機(jī)器人應(yīng)用規(guī)模仍然很小，還未發(fā)展成專門的產(chǎn)業(yè)。并且當(dāng)前我國的碼垛機(jī)器人生產(chǎn)

4、品種規(guī)格多，批量小，零部件通用化程度低，供貨周期長、成本高，可靠性和穩(wěn)定性不足。l 因此迫切需要對碼垛機(jī)器人及其相關(guān)物流、包裝自動化等產(chǎn)業(yè)進(jìn)行全面規(guī)劃，整合資源優(yōu)勢，積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。同時立足實(shí)際，完善碼垛機(jī)器人相關(guān)的產(chǎn)品、系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)，努力提高我國的機(jī)器人發(fā)展水平。 幻燈片8四自由度碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計l 背景l(fā) 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢l 控制系統(tǒng)l 具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)與技術(shù)要點(diǎn)l 實(shí)踐安排l 總結(jié)幻燈片9碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)l 機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)l 硬件控制系統(tǒng)l 抓手設(shè)計l 軟件控制系統(tǒng)幻燈片10機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu) 該機(jī)器人由四個關(guān)節(jié)組成，實(shí)現(xiàn)四個運(yùn)動： 腰座旋轉(zhuǎn)（X軸） 水平前后運(yùn)動（Y軸） 垂直上下

5、運(yùn)動（Z軸） 腕部回轉(zhuǎn)運(yùn)動（U軸） 這4種運(yùn)動全部由交流伺服電機(jī)驅(qū)動，可以滿足讀懂大慣性負(fù)載和快速精確定位的要求，可根據(jù)實(shí)際要求設(shè)計腕部抓手幻燈片11碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)l 機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)l 硬件控制系統(tǒng)l 抓手設(shè)計l 軟件控制系統(tǒng)幻燈片12 硬件控制結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計、分布式控制結(jié)構(gòu) 上位機(jī)為普通工控機(jī)，用于系統(tǒng)監(jiān)控與作業(yè)管理，包括示教盒控制、坐標(biāo)計算、顯示控制、I/O控制、機(jī)器人語言編譯、計算軌跡、發(fā)出運(yùn)動命令、接收檢測返回值、判斷執(zhí)行狀況和環(huán)境狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)對個關(guān)節(jié)點(diǎn)的協(xié)調(diào)控制 下位機(jī)采用DSP控制器和PLC可編程邏輯控制器DSP控制器即圖中PMAC運(yùn)動控制卡，主要執(zhí)行實(shí)時運(yùn)動學(xué)計算、軌

6、跡規(guī)劃、插補(bǔ)運(yùn)算、伺服控制等，不斷讀取編碼器脈沖量與實(shí)時位置，并與給定比較，進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。 PLC主要用于外圍設(shè)備控制，如機(jī)器人手爪氣動吸盤、設(shè)備監(jiān)控等 伺服部分通過插補(bǔ)運(yùn)算得到各部分坐標(biāo)值，按一定原則，形成控制電機(jī)的電流指令值。 該過程對當(dāng)前各關(guān)節(jié)角度值和角速度值檢測，用軟件與給定值相比較，對偏差進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對各關(guān)節(jié)的控制碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng) 機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu) 硬件控制系統(tǒng) 抓手設(shè)計 軟件控制系統(tǒng)抓手設(shè)計 根據(jù)碼垛物品的不同，安裝相應(yīng)的抓手實(shí)現(xiàn)抓取 主要完成以下動作： 待機(jī)取箱移箱碼垛復(fù)位系統(tǒng)軟件設(shè)計 開放式通用機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)語言環(huán)境下開發(fā)，以實(shí)現(xiàn)可移植性、易修改、提供標(biāo)

7、準(zhǔn)接口等，故應(yīng)采用模塊化的工程設(shè)計方法 與硬件相對應(yīng)，軟件也分為上下兩層，各模塊之間相互獨(dú)立，調(diào)用簡單。 為適應(yīng)變化的對象，必須使伺服系統(tǒng)具有某種柔性，通過軟件實(shí)現(xiàn)，稱為軟伺服示教盒軟件設(shè)計 示教盒與上位機(jī)通過串口進(jìn)行通訊，將接收到的控制指令判斷類型，調(diào)用相應(yīng)的控制電機(jī)子程序，實(shí)現(xiàn)對各軸參數(shù)的修改、運(yùn)動方式控制和示教位置信息的存儲 四自由度碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計 背景 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 控制系統(tǒng) 具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)與技術(shù)要點(diǎn) 實(shí)踐安排 總結(jié)具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)與技術(shù)要點(diǎn) 機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)合理性設(shè)計與分析 控制結(jié)構(gòu)整體設(shè)計 綜合布線設(shè)計與連接 軟件設(shè)計 現(xiàn)場調(diào)試實(shí)踐與進(jìn)度安排.調(diào)研階段 其任務(wù)是對碼垛機(jī)器人

8、系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)目標(biāo)進(jìn)行深入和全面的了解，分析需求的性質(zhì)與特點(diǎn)，分析解決問題的途徑及技術(shù)關(guān)鍵，并對獲取的信息進(jìn)行加工和整理。調(diào)查的方法主要有查閱文獻(xiàn)和考察現(xiàn)場等。 實(shí)踐安排在寒假放假之前。.開題 做畢業(yè)設(shè)計開題報告，對整個畢業(yè)設(shè)計階段進(jìn)行任務(wù)規(guī)劃，明確完成目標(biāo)及所要做的工作。時間集中在開學(xué)期一周。.具體技術(shù)環(huán)節(jié)實(shí)施 包括系統(tǒng)相關(guān)知識學(xué)習(xí)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，軟件設(shè)計，現(xiàn)場實(shí)施及調(diào)試等。該環(huán)節(jié)會一直持續(xù)到論文答辯前。其中會在第8周進(jìn)行中期進(jìn)度檢查，進(jìn)行相關(guān)總結(jié)，明確下一步工作方向與安排。.畢業(yè)論文寫作 整理相關(guān)文獻(xiàn)資料，明確論文寫作內(nèi)容與格式要求，進(jìn)行畢業(yè)論文的撰寫，進(jìn)行論文細(xì)節(jié)的修改，對論文打印裝訂等.時

9、間安排在論文答辯前四周。.論文答辯 認(rèn)真準(zhǔn)備相關(guān)材料，準(zhǔn)備答辯。對老師提出的相關(guān)問題進(jìn)行回答。 時間安排在實(shí)習(xí)階段最后一周總結(jié) 碼垛機(jī)器人具有優(yōu)良的工作特性，能夠滿足多行業(yè)的搬運(yùn)碼垛需求，具有廣闊的市場前景。進(jìn)行相關(guān)課題的研究，更能促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與工業(yè)產(chǎn)業(yè)進(jìn)步，進(jìn)一步落實(shí)服務(wù)山東，服務(wù)全國的理念。通過這一階段的實(shí)習(xí)設(shè)計達(dá)到以下目的： 進(jìn)一步鞏固加深對所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識的掌握，使之系統(tǒng)化、綜合化。 獲得從事科研工作的初步訓(xùn)練，培養(yǎng)自身的獨(dú)立工作、獨(dú)立思考和綜合運(yùn)用已學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力，尤其是獨(dú)立獲取新知識的能力。 培養(yǎng)設(shè)計計算、工程繪圖、實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)據(jù)處理、文件編輯、文字表達(dá)、文獻(xiàn)查閱、計算機(jī)應(yīng)用、工具書使用等基本工作