四自由度碼垛機器人控制系畢業(yè)設計開題報告

.資料幻燈片1畢業(yè)設計開題報告

——四自由度碼垛機器人控制系統(tǒng)設計幻燈片2四自由度碼垛機器人控制系統(tǒng)設計背景國內外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢控制系統(tǒng)具體實現(xiàn)細節(jié)與技術要點實踐安排總結幻燈片3背景介紹自從20世紀60年代初人類制造出第一臺工業(yè)機器人后，機器人就顯示出了強大的生命力。機器人的發(fā)展及應用水平已經成為了衡量一個國家制造水平和科技發(fā)展水平的重要標志。作為工業(yè)機器人的典型的一種，碼垛機器人在工業(yè)應用，尤其是包裝領域和物流領域正發(fā)揮著越來越大的作用。將機器人與包裝線相結合，既提高了生產線的工作效率，又增強了運行的可靠性，減少了人力資源的開支，更讓當代企業(yè)迅速適應不斷變化的市場要求，產生巨大的經濟效益?；脽羝?背景介紹碼垛機器人能適應于紙箱、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，碼垛機器人不僅能承擔高負重，而且速度和質量遠遠高于人工。2.從精度上看，每一臺碼垛機器人都有獨立的控制系統(tǒng)，極大地保證了作業(yè)精度。3.在成本控制方面，機器人雖然前期投入較高，但是卻能達到邊際成本效用最大化，且各家機器人都在為客戶的成本控制而在產品中不斷加入新的科技成果。幻燈片5四自由度碼垛機器人控制系統(tǒng)設計背景國內外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢控制系統(tǒng)具體實現(xiàn)細節(jié)與技術要點實踐安排總結幻燈片6國內外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢目前歐、美、日的碼垛機器人在碼垛市場的占有率均超過了90％，絕大數(shù)碼垛作業(yè)由碼垛機器人完成。并且基本壟斷了全球市場。我國的工業(yè)機器人從上世紀80年代“七五”科技攻關開始起步，在國家支持下，通過“七五”“八五”“九五”科技攻關，取得了長足的進步，涌現(xiàn)出了一大批代表企業(yè)和產品，國外碼垛機器人在我國市場一統(tǒng)天下的局面正在被打破。幻燈片7國內外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢但總的看來，我國的碼垛機器人技術及其應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品，起步較晚，運動速度和精度還有很大提升空間。生產線技術水平與國外相比仍有差距。和全球市場相比，碼垛機器人應用規(guī)模仍然很小，還未發(fā)展成專門的產業(yè)。并且當前我國的碼垛機器人生產品種規(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。因此迫切需要對碼垛機器人及其相關物流、包裝自動化等產業(yè)進行全面規(guī)劃，整合資源優(yōu)勢，積極推進產業(yè)化進程。同時立足實際，完善碼垛機器人相關的產品、系統(tǒng)及結構，努力提高我國的機器人發(fā)展水平?；脽羝?四自由度碼垛機器人控制系統(tǒng)設計背景國內外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢控制系統(tǒng)具體實現(xiàn)細節(jié)與技術要點實踐安排總結幻燈片9碼垛機器人控制系統(tǒng)機器人機械結構硬件控制系統(tǒng)抓手設計軟件控制系統(tǒng)幻燈片10機器人機械結構該機器人由四個關節(jié)組成，實現(xiàn)四個運動：腰座旋轉（X軸）水平前后運動（Y軸）垂直上下運動（Z軸）腕部回轉運動（U軸）這4種運動全部由交流伺服電機驅動，可以滿足讀懂大慣性負載和快速精確定位的要求，可根據實際要求設計腕部抓手幻燈片11碼垛機器人控制系統(tǒng)機器人機械結構硬件控制系統(tǒng)抓手設計軟件控制系統(tǒng)幻燈片12硬件控制結構系統(tǒng)采用模塊化設計、分布式控制結構上位機為普通工控機，用于系統(tǒng)監(jiān)控與作業(yè)管理，包括示教盒控制、坐標計算、顯示控制、I/O控制、機器人語言編譯、計算軌跡、發(fā)出運動命令、接收檢測返回值、判斷執(zhí)行狀況和環(huán)境狀態(tài)。實現(xiàn)對個關節(jié)點的協(xié)調控制下位機采用DSP控制器和PLC可編程邏輯控制器DSP控制器即圖中PMAC運動控制卡，主要執(zhí)行實時運動學計算、軌跡規(guī)劃、插補運算、伺服控制等，不斷讀取編碼器脈沖量與實時位置，并與給定比較，進行PID調節(jié)。PLC主要用于外圍設備控制，如機器人手爪氣動吸盤、設備監(jiān)控等伺服部分通過插補運算得到各部分坐標值，按一定原則，形成控制電機的電流指令值。該過程對當前各關節(jié)角度值和角速度值檢測，用軟件與給定值相比較，對偏差進行PID調節(jié)，實現(xiàn)對各關節(jié)的控制碼垛機器人控制系統(tǒng)機器人機械結構硬件控制系統(tǒng)抓手設計軟件控制系統(tǒng)抓手設計根據碼垛物品的不同，安裝相應的抓手實現(xiàn)抓取主要完成以下動作：待機—取箱—移箱—碼垛—復位系統(tǒng)軟件設計開放式通用機器人控制系統(tǒng)的軟件應在標準語言環(huán)境下開發(fā)，以實現(xiàn)可移植性、易修改、提供標準接口等，故應采用模塊化的工程設計方法與硬件相對應，軟件也分為上下兩層，各模塊之間相互獨立，調用簡單。為適應變化的對象，必須使伺服系統(tǒng)具有某種柔性，通過軟件實現(xiàn)，稱為軟伺服示教盒軟件設計示教盒與上位機通過串口進行通訊，將接收到的控制指令判斷類型，調用相應的控制電機子程序，實現(xiàn)對各軸參數(shù)的修改、運動方式控制和示教位置信息的存儲四自由度碼垛機器人控制系統(tǒng)設計背景國內外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢控制系統(tǒng)具體實現(xiàn)細節(jié)與技術要點實踐安排總結具體實現(xiàn)細節(jié)與技術要點機器人機械結構合理性設計與分析控制結構整體設計綜合布線設計與連接軟件設計現(xiàn)場調試實踐與進度安排..調研階段其任務是對碼垛機器人系統(tǒng)及實現(xiàn)目標進行深入和全面的了解，分析需求的性質與特點，分析解決問題的途徑及技術關鍵，并對獲取的信息進行加工和整理。調查的方法主要有查閱文獻和考察現(xiàn)場等。實踐安排在寒假放假之前。..開題做畢業(yè)設計開題報告，對整個畢業(yè)設計階段進行任務規(guī)劃，明確完成目標及所要做的工作。時間集中在開學期一周。..具體技術環(huán)節(jié)實施包括系統(tǒng)相關知識學習，系統(tǒng)結構設計，軟件設計，現(xiàn)場實施及調試等。該環(huán)節(jié)會一直持續(xù)到論文答辯前。其中會在第8周進行中期進度檢查，進行相關總結，明確下一步工作方向與安排。..畢業(yè)論文寫作整理相關文獻資料，明確論文寫作內容與格式要求，進行畢業(yè)論文的撰寫，進行論文細節(jié)的修改，對論文打印裝訂等..時間安排在論文答辯前四周。..論文答辯認真準備相關材料，準備答辯。對老師提出的相關問題進行回答。時間安排在實習階段最后一周總結碼垛機器人具有優(yōu)良的工作特性，能夠滿足多行業(yè)的搬運碼垛需求，具有廣闊的市場前景。進行相關課題的研究，更能促進產學研結合，促進經濟發(fā)展與工業(yè)產業(yè)進步，進一步落實服務山東，服務全國的理念。通過這一階段的實習設計達到以下目的：進一步鞏固加深對所學的基礎理論、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練，培養(yǎng)自身的獨立工作、獨立思考和綜合運用已學知識解決實際問題的能力，尤其是獨立獲取新知識的能力。培養(yǎng)設計計算、工程繪圖、實驗方法、數(shù)據處理、文件編輯、文字表達、文獻查閱、計算機應用、工具書使用等基本工作實踐能