500kg四自由度重载搬运机器人控制系统设计【字数：13681】
摘 要本文设计的四自由度重载搬运机器人采用圆柱坐标式，具有能根据设计者的程序进行物料搬运的能力。此重载搬运机器人的手爪、手腕、手臂和基座，分别对应了手爪的抓紧和放松，腕部的顺时针逆时针回转，臂部的顺时针逆时针回转以及手臂的伸缩这几个自由度。这正是现代工业企业搬运工件所需要的。该四自由度重载搬运机器人的驱动方式为液压，4个自由度和手爪的夹紧都由液压驱动，本重载搬运机器人可根据设计者的程序进行相关动作，节省了人员的工资，生产效率也得到了很大的提高，同时液压回路的设计运用到了一些液压相关的基础回路，不断使油路符合制造的可行性。该四自由度重载搬运机器人由限位开关定位，利用PTP型控制，利用三菱公司的plc编程软件GX-developer对控制系统进行可编程，最后使用软件GX-simulator对用GX-developer编程软件编写的程序，进行仿真。
目 录
1.绪论 7
1.1 本课题的选题目的目的及意义 7
1.2四自由度重载搬运机器人及其控制系统概述和其具备的功能 7
1.3国内外重载搬运机器人及其控制系统发展现状 8
1.3.1国内重载搬运机器人及其控制系统发展现状 8
1.3.2国外重载搬运机器人及其控制系统发展现状 9
1.4基于plc四自由度重载搬运机器人控制系统发展前景 10
1.5本次课题主要内容 11
2.控制系统总体方案的选择 12
2.1搬运机器人控制方案需确定因素的论述 12
2.1.1负载的确定 12
2.1.2工作范围的确定 12
2.2 控制器的方案比较 12
2.2.1 以单片机为控制器 12
2.2.2以可编程控制器为控制器 12
2.2.3控制器的方案选择 13
2.3控制方式的方案比较 13
2.3.1点位控制 13
2.3.2连续轨迹控制 14
2.3.3控制方式的方案选择 15
2.4控制系统总体方案确定 15
3.控制系统方案设计 17
3.1驱动设计 17
3.1.1液压缸流量的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
计算 17
3.1.2液压原件的选型 18
3.1.3液压原理图及电磁阀得电情况 19
3.2 plc控制系统设计 22
3.2.1控制系统的工作原理 23
3.2.2控制系统硬件设计 24
3.2.3 Plc的软件程序部分及程序解读 24
4.控制系统的仿真调试 34
4.1仿真软件介绍 34
4.2程序仿真及调试 34
4.2.1手动部分程序仿真 34
4.2.2自动回原点部分程序仿真 39
4.2.3自动操作部分程序仿真 43
5. 总结 51
参考文献 52
致谢 53
1.绪论
本课题的选题目的目的及意义
本课题500千克四自由重型搬运机器人控制系统设计旨在设计一个机器人控制系统，用于在恶劣环境和重型应用中进行操作。 并应用于实际生产实践中，在控制器的控制下完成重型物料的搬运工作，一方面提高产品质量和生产效率，另外也节约了劳动力和制造成本。
随着自动化技术的不断发展，机器人技术已俨然成为机械，电气自动化，微电子，传感器等多学科的结合体。 同时也取得了快速发展。四自由度重型搬运机器人作为现代工业机器人的重要组成部分。 出于对现代工业的作业环境，人力成本，生产效率的考虑，基于 plc四自由度重载搬运机器人，这种机械结构较为简单，控制性能较强，稳定性较高的重载搬运机器人也就有了广阔的应用场合和市场前景。
1.2四自由度重载搬运机器人及其控制系统概述和其具备的功能
四自由度重型搬运机器人是行业中广泛使用的搬运机器人的重要和适用的应用，具有广阔的市场前景。 区别于一般搬运机器人，重载搬运机器人的负载相较于一般搬运机器人要大，大多重载搬运机器人负载都要在几百kg左右。 随着机器人学技术的不断发展，重载搬运机器人已不仅仅局限于一般的搬运机器人的一些简单的代替人力， 节省成本的功能了，更重要的是重载搬运机器人具备提起一般搬运机器人的所不能搬运的货物的功能， 更重要的是，四自由度重载搬运机器人具有相对简单的结构并且相对简单的设计工作。 两者相结合的四自由度重载搬运机器人无论从结构上还是搬运货物的能力上，都具有非常大的优势。
一个完整的重载搬运机器人包括机械本体部分和控制系统部分。机器人的控制系统是一个具有逻辑思维能力和指挥能力的大脑。作为本次课题：500kg四自由度重载搬运机器人的控制系统设计，那么控制系统部分即为本课题。
控制系统控制着搬运机器人各种操作，对于设计而言，设计的控制系统的是否契合着生产的需要，直接影响着整个搬运机器人的性能。重载搬运机器人最为机器人的一个分支，自然也不例外。重型搬运机器人控制系统有两种主要的实现形式：利用plc来设计控制系统和利用电脑端设计控制系统。基于Plc的控制系统设计主要是由于plc，操作方便，设计方便，控制性能和可靠性强，应用广泛。 基于PC的控制系统的设计主要是基于PC的开放式控制器，可以更好地实现模块化设计，并且可以通过标准化和网络轻松开发和管理。 为用户开放更大的自由度以便于在不同的应用程序中开发和实现，并且易于实现系统的分布式控制和集成。这大大提高了工业机器人的可重用性。
基本的重型搬运机器人控制系统应包括以下功能： 感知功能，可操作性，参数保存等。 感知功能即通过各类的传感器来获取外围设备或者周围作业环境的信息，此功能还能用于避障，保证安全生产。 比如有障碍物出现在了工作路径上来，可以传感器得到这一信息，让正在工作的机器人及时急停。可操作性表现在，比如以plc为例，我们可以通过编写程序，设置参数等方式实现对机器人的操作或者使机器人具备某些功能。 参数保存体现在，为便于维护，机器人需要能自主存储自己运行过的运行参数和周围作业环境的参数。
1.3国内外重载搬运机器人及其控制系统发展现状
1.3.1国内重载搬运机器人及其控制系统发展现状
本课题：重载搬运机器人的控制系统。作为重型搬运机器人的命令发出者，控制系统的复杂程度影响着重载搬运机器人的“智能”程度。控制技术伴随着微电子学，传感器学，软件和其他工业技术的发展，并且越来越走向以智能方向和网络方向为主的发展方向。
目 录
1.绪论 7
1.1 本课题的选题目的目的及意义 7
1.2四自由度重载搬运机器人及其控制系统概述和其具备的功能 7
1.3国内外重载搬运机器人及其控制系统发展现状 8
1.3.1国内重载搬运机器人及其控制系统发展现状 8
1.3.2国外重载搬运机器人及其控制系统发展现状 9
1.4基于plc四自由度重载搬运机器人控制系统发展前景 10
1.5本次课题主要内容 11
2.控制系统总体方案的选择 12
2.1搬运机器人控制方案需确定因素的论述 12
2.1.1负载的确定 12
2.1.2工作范围的确定 12
2.2 控制器的方案比较 12
2.2.1 以单片机为控制器 12
2.2.2以可编程控制器为控制器 12
2.2.3控制器的方案选择 13
2.3控制方式的方案比较 13
2.3.1点位控制 13
2.3.2连续轨迹控制 14
2.3.3控制方式的方案选择 15
2.4控制系统总体方案确定 15
3.控制系统方案设计 17
3.1驱动设计 17
3.1.1液压缸流量的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
计算 17
3.1.2液压原件的选型 18
3.1.3液压原理图及电磁阀得电情况 19
3.2 plc控制系统设计 22
3.2.1控制系统的工作原理 23
3.2.2控制系统硬件设计 24
3.2.3 Plc的软件程序部分及程序解读 24
4.控制系统的仿真调试 34
4.1仿真软件介绍 34
4.2程序仿真及调试 34
4.2.1手动部分程序仿真 34
4.2.2自动回原点部分程序仿真 39
4.2.3自动操作部分程序仿真 43
5. 总结 51
参考文献 52
致谢 53
1.绪论
本课题的选题目的目的及意义
本课题500千克四自由重型搬运机器人控制系统设计旨在设计一个机器人控制系统，用于在恶劣环境和重型应用中进行操作。 并应用于实际生产实践中，在控制器的控制下完成重型物料的搬运工作，一方面提高产品质量和生产效率，另外也节约了劳动力和制造成本。
随着自动化技术的不断发展，机器人技术已俨然成为机械，电气自动化，微电子，传感器等多学科的结合体。 同时也取得了快速发展。四自由度重型搬运机器人作为现代工业机器人的重要组成部分。 出于对现代工业的作业环境，人力成本，生产效率的考虑，基于 plc四自由度重载搬运机器人，这种机械结构较为简单，控制性能较强，稳定性较高的重载搬运机器人也就有了广阔的应用场合和市场前景。
1.2四自由度重载搬运机器人及其控制系统概述和其具备的功能
四自由度重型搬运机器人是行业中广泛使用的搬运机器人的重要和适用的应用，具有广阔的市场前景。 区别于一般搬运机器人，重载搬运机器人的负载相较于一般搬运机器人要大，大多重载搬运机器人负载都要在几百kg左右。 随着机器人学技术的不断发展，重载搬运机器人已不仅仅局限于一般的搬运机器人的一些简单的代替人力， 节省成本的功能了，更重要的是重载搬运机器人具备提起一般搬运机器人的所不能搬运的货物的功能， 更重要的是，四自由度重载搬运机器人具有相对简单的结构并且相对简单的设计工作。 两者相结合的四自由度重载搬运机器人无论从结构上还是搬运货物的能力上，都具有非常大的优势。
一个完整的重载搬运机器人包括机械本体部分和控制系统部分。机器人的控制系统是一个具有逻辑思维能力和指挥能力的大脑。作为本次课题：500kg四自由度重载搬运机器人的控制系统设计，那么控制系统部分即为本课题。
控制系统控制着搬运机器人各种操作，对于设计而言，设计的控制系统的是否契合着生产的需要，直接影响着整个搬运机器人的性能。重载搬运机器人最为机器人的一个分支，自然也不例外。重型搬运机器人控制系统有两种主要的实现形式：利用plc来设计控制系统和利用电脑端设计控制系统。基于Plc的控制系统设计主要是由于plc，操作方便，设计方便，控制性能和可靠性强，应用广泛。 基于PC的控制系统的设计主要是基于PC的开放式控制器，可以更好地实现模块化设计，并且可以通过标准化和网络轻松开发和管理。 为用户开放更大的自由度以便于在不同的应用程序中开发和实现，并且易于实现系统的分布式控制和集成。这大大提高了工业机器人的可重用性。
基本的重型搬运机器人控制系统应包括以下功能： 感知功能，可操作性，参数保存等。 感知功能即通过各类的传感器来获取外围设备或者周围作业环境的信息，此功能还能用于避障，保证安全生产。 比如有障碍物出现在了工作路径上来，可以传感器得到这一信息，让正在工作的机器人及时急停。可操作性表现在，比如以plc为例，我们可以通过编写程序，设置参数等方式实现对机器人的操作或者使机器人具备某些功能。 参数保存体现在，为便于维护，机器人需要能自主存储自己运行过的运行参数和周围作业环境的参数。
1.3国内外重载搬运机器人及其控制系统发展现状
1.3.1国内重载搬运机器人及其控制系统发展现状
本课题：重载搬运机器人的控制系统。作为重型搬运机器人的命令发出者，控制系统的复杂程度影响着重载搬运机器人的“智能”程度。控制技术伴随着微电子学，传感器学，软件和其他工业技术的发展，并且越来越走向以智能方向和网络方向为主的发展方向。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/jdgc/499.html
