智能码垛机械手控制系统设计.docx_机械臂智能码垛python资源-CSDN文库

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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

Abstract

Since 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

摘要

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Abstract

................................................................................................................................................

第 1 章绪论

.....................................................................................................................................

1.1 课题背景与意义

..............................................................................................................

1.1.1 研究背景

...............................................................................................................

1.1.2 研究意义

...............................................................................................................

1.2 国内外研究现状与发展趋势

.......................................................................................

1.3 机械手的各类型与用途比较

.......................................................................................

1.4 研究内容及章节安排

....................................................................................................

1.4.1 主要研究内容

......................................................................................................

1.4.2 主要难点

...............................................................................................................

1.4.3 章节安排

...............................................................................................................

第 2 章智能码垛机械手的总体方案设计

...............................................................................

2.1 基于 PLC 的智能机械手总体设计方案与论证

......................................................

2.1.1 方案设计

...............................................................................................................

2.1.2 方案论证

............................................................................................................

2.2 机械手的主要结构及控制方案

................................................................................

2.2.1 机械手的基本结构

...........................................................................................

2.2.2 机械手的基本结构设计

................................................................................

2.3 机械手的工作参数及工作流程

...............................................................................

2.4 码垛机械手硬件部分选型与设计

...........................................................................

2.4.1 机械手爪的结构设计选型

............................................................................

2.4.2 伺服电机选型

...................................................................................................

2.4.3 驱动器的选择

...................................................................................................

2.5 传感器的选型

...............................................................................................................

2.5.1 末端触力传感器设计选型

............................................................................

2.5.2 光电传感器设计选型

.....................................................................................

2.6 主电路的设计

...............................................................................................................

2.6.1 熔断器的选择

...................................................................................................

2.6.2 热继电器的选择

..............................................................................................

2.6.3 接触器的选择

...................................................................................................

第 3 章系统的软件设计及智能算法的研究

..........................................................................

3.1 PLC 的选型与端口设计

.............................................................................................

3.1.1 PLC 型号的选择

..............................................................................................

3.1.2 PLC 输入输出端口的设置

............................................................................

3.2 机械手特殊环节的软件设计

....................................................................................

3.3 控制规律与智能算法

.................................................................................................

3.3.1 伺服驱动器的闭环控制

................................................................................

3.3.2 控制智能算法

...................................................................................................

3.4 软件的编程

....................................................................................................................

第 4 章智能机械手的调试

.......................................................................................................

4.1 机械手的流程

...............................................................................................................

4.2 机械手现场调试及路径规划分析

...........................................................................

4.3 智能码垛机械手示意

.................................................................................................

结论

.....................................................................................................................................................

参考文献

............................................................................................................................................

附录

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致谢

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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。智能码垛机械手是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感、人工智

能、仿生学等多学科而形成的高新技术产品，其应用日益广泛，成为当代新技术研究的

热点。机械手的应用情况也是一个国家工业自动化水平的重要标志。

机械手并不是在简单意义上代替人的劳动，而是综合了人和机器特长的一种拟人的

机械电子装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器持续工作时间

长，精确度高、抗恶劣环境的能力。从某种意义上说，它也是机器在进化过程中的产物，

是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动

化设备。

[1]

作为物流自动化领域的一门新兴技术，近年来，码垛技术获得了飞速的发展。不管

是人工码垛，还是传统的自动码垛技术和在线式码垛机均无法满足现代化企业多品种少

批量的产品码垛要求，即缺乏处理多种产品的能力；另外，随着大型物资批发配送中心

的出现，需要为成千上万的用户按定单配送产品，这就要求码垛机具有混合码垛的能力，

所有这些，都为码垛机械手的发展提供了机会，继70年代末日本将机械手技术用于码垛

工艺以来，码垛机械手的研究开发获得了迅速的发展，柔性、处理速度以及抓取重量不

断提高，价格不断下降。

近年来，机械手码垛技术发展甚为迅猛，这种发展趋势是和当今制造领域出现的多

品种少批量的发展趋势相适应的，码垛机械手以其柔性工作能力和占地面积小，能够同

时处理多种物料和码垛多个料垛，愈来愈受到广大用户的青睐并迅速占据码垛市场。智

能码垛机械手操作更准确，具有定位精度高的特点，目前码垛机械手的定位精度可达

0.1mm以上，而在焊接、装配等高要求领域里作业的机械手精度可达微米级；速度更快，

如ABB公司在开发具有1200周期/小时160kg抓取载荷的名叫FlexPalletizerIRB640码垛机

械手。机械手技术在码垛领域中的应用，主要表现在以下几个方面：

(l)适应性强。码垛机械手主要更换抓手就可以处理不同种类的产品。

(2)智能程度高。码垛机械手可以对到来的物料进行识别，然后根据识别信息将物

料送往不同的托盘上。

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失心少年不暮城i

2024-04-12

资源值得借鉴的内容很多，那就浅学一下吧，值得下载！
q986628

2024-01-03

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