四自由度绘图机器人的控制系统设计

四自由度绘图机器人的控制系统设计

0引言

在丁业生产过程中，为了对加工零件的型号、尺寸等作以标识，需要专用绘图设备对其进行标记。本文针对这一生产需要，模拟工业现场环境，设计了可完成绘图、划线、切割等功能于一体的机器——简称绘图机器人。传感器技术、图像采集与识别技术、最优化技术以及路径规划算法等理论的发展，为绘图机器人的实现提供了技术与理论依据。曾在2006年中国围际工业博览会上，由ABB公司制造的绘图机器人“神笔马良”就吸引了很多人的关注。

1机器人机械结构

1．1机器人本体结构

本文研究的机器人为实验室自主开发的四自由度机器人，采用PC机+触摸屏+运动控制器构成的开放式控制系统，由一块运动控制器控制四轴的运动，可实现x、y、z方向的直线运动及C方向的回转运动。其结构图如图l所示，主要由x轴滚轮，l，轴手臂，z轴丝杠，c向同转驱动、电机驱动，导向立柱，同步带及底座组成，其技术参数和运动实现形式见表l、表2。根据完成功能的不同，选择相应执行装置通过装夹装置固定安装在Y轴手爪处。本文采用画笔。

1．2机器人传感器模块

传感器类似于人的五官，是机器人感知外部环境的直接手段。本设计采用的传感器包括：(1)接近开关：4个接近开关均选用AOTORO的FRl8-8DN，其有效测量距离为8ram，分别安装在l，轴手爪和Z轴导向立柱处，用于y轴左右、z轴上下限位。当金属检测体靠近开关的感应区域，开关迅速发出指令反馈给运动控制器，运动控制器接到反馈信号，发出控制信号，控制电机动作同时产生报

警信号¨1。

(2)超声波传感器：用于X轴行动过程中的避障，有效测距分为3个量程，分别是9m、3m和lm。当机器人在行驶中检测到前方有障碍物时，立即停止前进，原地等待并发出报警信号，直至障碍物消失再继续前进。

(3)角度传感器：在绘制某些图形的过程中，需

要画板与画笔之间有一角度，该传感器就是用于C向回转中角度的信号检测。2个角度传感器均采用国产的TDR．BZ。A型磁敏感角度传感器，有效测量量程为0。一360。，分别安装在设定的旋转起点和需要角度的旋转终点。终点角度传感器将检测到的信号发送给控制器，控制器经过运算、判断，在到达所需角度位置处发出控制信号，旋转运动结束，机器人开始下一个动作。

2机器人控制系统的硬件结构的搭建

2．1机器人控制系统的硬件结构

传统的机器人大多采用封闭或半封闭的结构，其功能主要根据使用者的要求来确定的，一旦工作任务发生了改变，机器人将变得毫无用途，造成了巨大的浪费。针对这一弊端，本文设计了基于PC机+人机交互+运动控制器的开放式系统，具有互操作性、可移植性、可伸缩性、可互换性等优点‘4。。为提高系统的通用性，便于系统的扩展和移植，将控制系统分为4个部分，如图2所示。具体包括：机器人本体、运动控制器、人机交换以及遥控模块。

(1)机器人本体：是系统的被控对象，包括步进电机、接近开关、超声波传感器以及机械结构。其中机械结构包括机器人的传动装置与末端执行机构

等；接近开关、超声波传感器前面已做了详细介绍。

(2)运动控制器：控制器的作用与人的小脑相似。它从计算机获取数据，控制驱动器的动作，并与传感器反馈信息一起协调机器人的运动。运动控制器是通过对以电机驱动的执行机构等设备进行运动控制，以实现预定运动轨迹目标的装置，与传统的控制装置相比，运动控制器具有：技术更新，功能更加强大，可以实现多种运动轨迹的控制；结构形式模块化，可以方便地相互组合，建立适用不同场合、不同功能需求的控制系统；操作简单，在PC机上经简单编程即可实现运动控制，并且具有信息处理能力强、开放程度高、运动轨迹控制准确、通用性好等特点‘5引。

本设计采用Trio(翠欧)公司生产的Eur0205x型运动控制器，具有以下功能¨1：1)编程：Eur0205x具有多重任务能力，可以将一个复杂任务分解为不同的程序，从而可以单独对每个程序进行开发、调试和运行，大大降低开发程序的难度。

2)I／O能力：Eur0205x本体具有16个内置的24V开关量输入口和8个内置的输出口。这些开关量可作为系统内部的逻辑交换变量，或者根据实际需要用于连接控制器的限位信号、原点信号及一些反馈信号。

3)通信：Eur0205x有2个内置的RS-232串口和1个Rs485口，以及为其他通讯扩展而预留的1个TTL通道。通过1个外部适配器可以使这个，I-I'L端口与Trio 光纤网络设备相连。

4)轴的配置：Eur0205x总共可以控制4个轴，4个伺服或4个步进或者为2者的任意组合，而在软件上可以通过增加虚拟轴的方式增加到8个轴。任何没有实际硬件接口的轴都可以作为虚拟轴使用。

(3)人．机界面——触摸屏：本设计采用的人一机交互界面是由WeinView公司的eView MT500系列触摸屏。它具有指示灯、开关、各种动态图表、数据

显示、数据输入、异常报警、静态显示等功能。触模屏在工作时报告给主机的是屏幕的位置信息。在进行操作时，操作人员只需将精力集中于所关心的对

象，而不必注意光标原先所处的位置，为操作提供极大的方便¨o。

(4)遥控模块：为了对机器人进行远程操作，设计了遥控模块。它由六个常开开关集成，包含输出引脚儿、J2、J3、J4、J5、J6，有效操作范围为12m，主要

控制x轴、l，轴的正向、负向以及开始、停止等运动。2．2机器人控制系统硬件搭建

2．2．1运动控制器与机械本体的连接

运动控制器是控制系统的核心组成部分。它根据上位机发出的命令，输入完成轨迹规划、接收运动控制信号及参数，做出运算，并把控制输出送到相应的驱动器或执行器，进而完成对被控对象的控制等实时性的任务[9]。

Eur0205x型Trio运动控制器包括4部分引脚，分别用X1、X2、X3、X4表示，其中XI引脚用于开关量输入、输出信号；X2引脚用于集电极开路输出的脉冲、方向信号；X3引脚用于差分输出的脉冲、方向信号(或编码器反馈信号的差分接受)、集电极开路输出的使能等信号；X4引脚用于模拟量输入、输出信号。通过分析机器人的运动特点与实现功能，设计中仅使用X1、X3引脚。其连线见图3、图4。

2．2．2运动控制器与上位机的通讯

运动控制器与上位机的通讯包括与PC机、触摸屏的通讯。控制器与PC机的通讯主要通过Trio公司提供的Motion Perfect2软件负责下位机Eur0205x的程序编写、调试甚至在线监测。在PC上将程序编写完成后，通过PC上面的1个tom 口，用串行编程电缆与Eur0205x上的编程串口serialA相连，就可实现与Trio

的通讯。将程序下载到Tiro Eur0205x中后，如果需要，可拆除编程电缆实现Trio 的脱机运行。Trio与触摸屏通讯，首先需要将Trio上的RS485(即serialB)接口设定为MODBUS协议，然后通过下载线与触摸屏上的下载端口连接，就可实现与触摸屏的通讯。Trio运动控制器与EasyView触摸屏之间的信息交互主要通过变量地址映射方式来实现。不同的变量映射不同的地址，这一点非常重要，如果映射错误，将会使系统发生故障，甚至造成电机的误动作¨ 。

3机器人控制系统软件设计

我们知道，在工业控制系统中，硬件只是控制系统的躯体，而软件才是控制系统的大脑和灵魂。软件是人的思维与机器硬件之间的桥梁。软件的优劣关系到计算机的正常运行，硬件功能的充分发挥和推广应用，软件的研究和开发是整个控制系统的关键和中心环节。本文中，软件设计主要包括TRIO控制程序设计和触摸屏操作界面设计两部分。

3．1TRIO程序设计

TRIO程序采用Trio Basic语言编写，是整个控制系统的核心部分，可完成电机控制、轨迹插补、速度处理、各轴位置检测、传感器状态查询等高实时性的任务。TRIO程序的编写采用模块化的思想，将不同的任务编写划分成不同的模块，并根据优先级别的不同，在TRIO的一个大的goto loop循环中执行、跳转、查询各模块程序。其程序流程图如下图5所示。关于流程图中某些图框内容的说明：①系统初始化：初始化程序主要包括各轴运动行程的限定．各轴重复距离的设定，脉冲发送模式设定。单位、速度设定，变量、I／O说明等内容。

②起点相对位置：指在工作中画笔与画板的相对位置。为了减少动作的盲目性，

方便机器人在较短的

时间内找到绘图位置，设定画笔的坐标位置与画板的工作区域存在一一对应关系。设计中规定画笔在X、y、z轴的中心位置的坐标对应画板每个工作面的右下角位置为起点位置(在有旋转的情况下，可手动移动画板，从而保证对应关系的存在)，以画板的长、宽、高分别对X、y、Z的最大位移进行限制，在各向长度范围外，机器人发出报警信号，并停止动作。以绘制正六边形为例说明TRIO 程序设计及Tri．o Basic语言编写。程序主要包括串行口设置、初始化、找原点(初始位置设定)、任务程序、报警五个模块组成，主要模块的Trio Basic语言见表3。

3．2触摸屏操作界面设计

触摸屏作为人及交互界面，主要负责控制命令发送、控制参数设定、控制状态切换以及系统的启动、急停和故障等功能。该部分软件使用WeinView 公司的Easy Builder500编写，Easy

Builder500提供了位状态指示灯、多状态指示灯、位状态设定、多状态设定、位状态切换开关、多状态切换开关、动画、数值输入、数值显示、棒图、表针、报警信息登录、报警信息显示等元件¨“，设计者可将元件用位图、向量图图库中的任意图形表示，或者根据需要自己绘制，提高了界面的可视性及设计的特色化。触摸屏的设计利用模块化思想，其主界面如上图6所示，功能实现模块可根据需要及机器人功能的增加随时扩充。

3．3机器人运行结果及分析

图7为机器人实际运行结果。与预想结果相比，其原因主要有：①由于X轴滚轮在光滑地板上运动，地面上很小的物体都有可能改变X轴运动轨迹，进而影响画笔的运动。改进方法：以型号为[30×30×5的角钢为导轨对滚轮起导向作用，既保证了机器人的直线运动并有效减小了机器人自身重量对地面的影响及滚轮的磨损；②X、Y轴速度的设定。虽然运动控制器可实现两轴的联动，即进行直线、圆弧插补，但是其插补算法的完成是通过各轴的位移量实现的。位移不同，完成的轨迹与坐标相对角度也不同，进而影响运动效果。又因为在相同时间内，位移仅与速度有关，所以要保证精度，各轴的速度设定至关重要。

4

结束语

本文以绘制正六边形为例，设计了以PC机+触摸屏为上位机、以运动控制器为下位机的开放式控制系统。上位机软件Motion Perfect2提供的直线插补、圆弧插补、CAM(电子凸轮)控制等保证了直线、圆弧及其他不规则图形的绘制，并可通过示波器功能对各轴的运动参数进行在线监控。触摸屏与控制器之间以MODBUS为通讯协议，根据变量地址映射，通过RS-232、RS-485完成机器人的离线操作。各传感器的使用提高了机器人对环境的判断、自适应能力及机器人的智能化程度。实验表明，该机器人工作稳定可靠，性能、精度均可满足设计要求。

码垛机器人说明书

码垛机器人说明书

前言 本说明书阐述了此四自由度码垛机器人使用方法。请仔细阅读并理解此说明书后使用机器人。打开包装请先对照装箱清单检查配件是否齐全，若有遗漏请尽快与我们联系。

目录 概述............................................... 错误!未定义书签。机器人的搬运及安装................................. 错误!未定义书签。 警告标示....................................... 错误!未定义书签。 机器人安装环境................................. 错误!未定义书签。 机器人运动范围及安全围栏安装................... 错误!未定义书签。 机器人的搬运方法............................... 错误!未定义书签。 基座安装尺寸................................... 错误!未定义书签。 机器人端持器的安装............................. 错误!未定义书签。 气路连接....................................... 错误!未定义书签。机器人控制柜的搬运与安装........................... 错误!未定义书签。 注意事项....................................... 错误!未定义书签。 机器人控制箱安装环境........................... 错误!未定义书签。 机器人控制箱的内部电气接线..................... 错误!未定义书签。 机器人控制箱的搬运............................. 错误!未定义书签。 机器人控制箱的外部连接......................... 错误!未定义书签。机器人系统与生产线的连接........................... 错误!未定义书签。机器人操作方法..................................... 错误!未定义书签。 机器人的开关机.................................. 错误!未定义书签。 操作界面的认识.................................. 错误!未定义书签。 操作界面的使用方法.............................. 错误!未定义书签。常见故障分析及处理................................. 错误!未定义书签。 机器人无法运行................................. 错误!未定义书签。 机器人未按既定规划运行......................... 错误!未定义书签。 机器人系统提示“系统正在运行”................. 错误!未定义书签。机器人保养与维护................................... 错误!未定义书签。 机械部件的养护.................................. 错误!未定义书签。 控制系统的维护.................................. 错误!未定义书签。

毕业设计论文-四自由度的工业机器人机械手设计说明书

摘要 在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。 本文将设计一台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。 关键词：机器人，示教编程，伺服，制动

ABSTRACT In the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on the automation degree of the production process in order to enhance the production efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way. In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used to carry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software. Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running. The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring the movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point. KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake

自由度机器人认知实验

六自由度串联机器人认知实验 一．实验目的 1. 了解串联机器人的机构组成； 2. 了解机器人机械系统各部分的原理及作用； 3. 认识RBT 机器人的运动特点及控制原理 4. 掌握机器人单轴运动的方法。 5. 二．实验设备和工具 1、 RBT-6T/S03S 教学机器人一台； 2、 RBT-6T/S03S 教学机器人控制系统软件一套； 3、 RBT-6T/S03S 教学机器人控制柜一台； 4、 装有运动控制卡计算机一台； 5、 机器人气动手爪一套。 三．实验原理与方法 1, RBT 教学机器人的性能指标 机器人是一种具有高度灵活性的自动化机器，是一种复杂的机电一体化设备。机器人按技术层次分为：固定程序控制机器人、示教再现机器人和智能机器人等。如图2-1所示，本实验所使用的RBT 机器人为6自由度串联关节式机器人，即机器人各连杆由旋转关节串联连接，各关节轴线相互平行或垂直。连杆的一端装在固定的支座上（底座），另一端处于自由状态，可安装各种工具以实现机器人作业。关节的传 动采用模块化结构，由锥齿轮、同步齿型带和谐波减速器等多种传动结构配合实现。机器人各关节采用伺服电机和步进电机混合驱动，并通过Windows 环境下的 图2-1 机器人结构

软件编程和运动控制卡实现对机器人的控制，使机器人能够在工作空间内任意位置精确定位。 RBT机器人技术参数如下： 2,机器人机械系统组成 机器人机械系统主要由以下几大部分组成：原动部件、传动部件、执行部件。基本机械结构连接方式为原动部件→传动部件→执行部件。机器人的传动简图如图2-2所示。 Ⅰ关节传动链主要由伺服电机、减速器构成。 Ⅱ关节传动链主要由伺服电机、减速器构成。 Ⅲ关节传动链主要由步进电机、同步带、减速器构成。 Ⅳ关节传动链主要由步进电机、减速器构成。 Ⅴ关节传动链主要由步进电机、同步带、减速器构成。

喷漆机器人控制系统方案设计

喷涂机器人控制系统初步方案 一、控制系统组成框图 本控制系统采用了以PC104为核心，以步进电机驱动网为低层控制通道的开放式控制器。下图是整个控制系统的组成框图。

二、PC104模块选型 采用PC104是因为它有如下特点：结构小巧紧凑, 仅96 mm ×90 mm面积内集成了PC 机所有功能；采用自栈接的母线结构，级联牢固，易于扩充；整机功耗低；兼容性好，可以借鉴PC机成熟技术；外设丰富，应用简单。 本控制系统PC104模块选用研华PCM-3343F。其组成如下：核心模块DM&P V ortex86DX 的高性能低功耗CPU 模块，CPU 速度1.0 GHz，带有浮点运算单元，在板集成了256MB DDR2 SDRAM（最大可支持512MB）、显示控制器（支持LCD显示，最高分辨率为1024×768），以太网控制器等。带有PA TA硬盘接口1个，PC104扩展插槽1个，KB/MS插槽1个，USB2.0接口4个，16位GPIO口，RS-232接口3个，RS-232/422/485接口1个。 选择该嵌入式主板时，应注意： 1）购买时，要求将系统内存升级到512MB； 2）购买时，要求配齐以下配件： ①键盘及鼠标的接口线共2根（编号及图片如下）； p/n: 1703060053p/n: 1700060202 ②VGA接口线1根（编号及图片如下）； p/n: 1700000898

③US B×2接口线1根（编号及图片如下）； p/n: 1703100260 ④RS-232×2接口线1根（编号及图片如下）； p/n: 1701200220 ⑤RS-422/485接口线1根（编号及图片如下）；p/n: 1703040157 ⑥IDE接口线1根（编号及图片如下）； p/n: 1701440350 ⑦外接Li电池1个（编号及图片如下）； p/n: 1750129010

读书笔记-四自由度机械手结构设计及其plc

读书笔记一：《浅析机械手的应用与发展趋势》 ——机械手的现状和发展趋势 主编：郭洪武 一、文章摘要 机械手是:指能模仿人手和手臂的某些动作功能，用以固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人。它能代替人繁重劳动，可实现生产的机械化及自动化，改善劳动环境以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子部门。目前，机械手的种类按驱动方式分为：液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按运动轨迹控制方式可分为：点位控制和连续轨迹控制机械手等。 机械手的历史及现状：工业用机械手的第一次发展迅猛发展是在第二次世界大战，最早应用在美国橡树岭国家实验室的搬运核原料的遥控机械手操作手研究，是一种主从型的控制系统。1958年美国联合控制公司研制第一台示教型机械手，并在1962年,研制出一种更新兴的机械手，运动系统仿造坦克炮塔，臂可以回转、俯仰、伸缩，用液压驱动。1962年美国机械铸造公司成功研制一种叫Versatran机械手，原意是灵活搬运，可做点位和轨迹控制。国外的机械手在此基础上，得到一定程度上的发展。从60年代后期起，喷漆、弧焊工业机器人相继在生产中开始应用。1978年美国Unimation-Vin.am型工业机械手，装有小型电子计算机控制，用于装配作业。联邦德国机械人制造业是从1970年开始应用机械手，主要是用于起重运输、焊接和设备的上下料等工作。日本是工业机械人发展最快和应用最多的国家,于1969年从美国引进后，开始大力发展机械手的研制，目前已成为世界上工业机械手应用最多的国家之一。 机械手在我国的发展：我国工业机械手研究与开发起步较晚，比欧美要晚30年左右，起步于上世纪70年代，1972年我国第一台机械手在上海研制成功，从第七个五年计划开始，我国政府加大了对工业机器人的重视程度，并投入大量的资金。研制有以下机器人：点焊机器人、氩弧焊机器人、装卸载机器人等。值得注意的是中国科学沈阳自动化研究所和北京科技大学机器人研究所开发的机器人的控制器。与此同时，一系列的机器人关键部件也被研究开发出来了，如机器人专用轴承，减震齿轮，直流伺服电机,编码器等等。 机械手的应用和发展趋势,随着自动化和机械化的发展，人们对机械手的要求也越来越高，主要体现在：（1）重复高精度。重复精度是指动作重复多次，机械手到达同样位置的精确程度。对于某些机械手来说，重复精度甚于精度。（2）模块化。模块化拼装的气动机械手比组合导向驱动装置的更具有灵活的安装体系。它集成电接口、带电缆及

智能聊天机器人

智能聊天机器人（小黄鸭）软件开发 课程名：模糊系统 小组成员：曹杰何敢谢新明 任课教师：於世为

目录 目录 ............................................................................................. 错误！未定义书签。 一、小黄鸭的背景 (2) 二、小黄鸭的原理 (2) 2.1 训练 (2) 2.1.1分词方法 (2) 2.1.2词库设计 (3) 2.2 匹配 (4) 三、属于自己的小黄鸭制作（简要步骤+截图说明） (6) 3.1 代码编写 (6) 3.2构建运行环境 (6) 3.3申请获取官方API Key (6) 3.4生成项目 (6) 3.5修改源代码 (6) 3.6修改项目其他项 (6) 四、文档附件说明 (7) 五、小黄鸭代码（含小组接口设计） (12) 5.1 AboutBox1.cs文件 (12) 5.2Form1.cs文件 (13) 5.3Program.cs文件 (17) 5.4 Simjosn.cs文件 (22) 5.5 AssemblyInfo.cs文件 (23) 5.6 AboutBox1.Designer.cs文件 (23) 六、总结 (29) 、

一、小黄鸭的背景 小黄鸭是根据人人网上的小黄鸡为模板，而进行的一个开发，小黄鸭与小黄鸡应该来说是一样的，小黄鸭智能聊天机器人也是一样采用通过调用韩国智能聊天机器人Simsimi的数据库来，当然，前提是获取到了网络接口（这个应该很容易），进而实现计算机和软件之间的通信 二、小黄鸭的原理 AI聊天机器人小黄鸡的工作可以被分成两个部分：训练+匹配。（其实很多AI的东西都可以被这么划分，比如人脸识别，语音识别等等） 2.1 训练 Simsimi中的“教学”，就是训练的过程，目的在于构建或是丰富词库。 流程描述如下： S1：用户通过教学界面向系统提出一个话题与相应应答； S2：系统对该话题进行分词，判断该话题在系统知识库中应存放的位置； S3：在系统知识库中添加该话题及相应应答。 可以看到，这里涉及到两个问题：给出一个话题，系统是如何分词的？词库要如何设计才能又快又准地应答？ 2.1.1分词方法 有人认为我教小黄鸭“埃菲尔铁塔上45度角仰望星空”回答是“呵呵”，那下次它再看到“埃菲尔铁塔上45度角仰望星空”整句话的时候才会有相应回答。但实际上，下次只要它看到“埃菲尔铁塔”就会“呵呵”了好嘛。 这是因为聊天机器人的存储并不以句子为单位（那样太费时费空间），而是以词。于是，分词，几乎成为聊天机器人的核心。 英文分词好说，人家用空格什么的就搞定了，但中文不一样，对于一句话，人们可以用自己的认识区分词语，而机器人要怎么做，就是中文分词算法的研究范畴了。

四自由度机械手控制系统设计

前言 可编程控制器是20世纪70年代以来，在集成电路，计算机技术基础上发展起来的一种新型工业控制设备。由于具有功能强、可靠性高、配置灵活、使用方便以及体积小、重量轻等优点，国外已广泛应用于自动化控制的各个领域，并已成为现实工业生产自动化的支柱产品。近年来，国内在PLC技术与产品开发应用方面发展很快，除有许多从国外引进的设备，自动化生产线外，国内的机床设备已越来越多采用PLC控制系统采用控制系统取代传统的继电—接触器控制系统小；价格上能与继电—接触器控制系统竞争；易于在现场变更程序；便于使用、维护、维修；能直接推动电磁阀，接触器与之相当的执行机构；能向中央执行机构；能向中央数据处理系统直接传播数据等。 本课题是基于PLC控制四自由度机械手运行。 工业机械手是一种模仿人体上肢部分功能，按照预定要求输送工件或握持工具进行操作的自动化技术设备，它可以代替手的繁重劳动，改善劳动条件，提高劳动生产率和自动化水平。有着广阔的发展前途。本课题通PLC自动控制对机械手实现机械手规定动作并实现回原点、手动方式和自动方式三种工作方式的选择，并对系统进行运行效率分析。

摘要 随着工业机械手的进一步发展，其发展将更趋向于人性化、智能化并将在更加广泛的领域得到应用。机械手是一种模仿人体上肢运动的机器，它能按照预定要求输送工种或握持工具进行操作的自动化技术设备，对实现工业生产自动化，推动工业生产的进一步发展起着重要作用。因而具有强大的生命力，受到人们的广泛重视和欢迎。工业机械手可以代替人手的繁重劳动，显著减轻工人的劳动强度，提高劳动生产率和自动化水平。通过对机械制造与自动化大学专科三年的所学知识进行整合，对工业机械手各部分机械结构和功能的论述和分析，确定机械手的工作原理和运动机理。设计了一种四自由度机械手，采用可编程序控制器（PLC）设计其控制系统,以提高其工作的稳定性能。 关键词：机械手梯形图 PLC 电磁阀 Abstract With the further development of industrial robots, and its development tends to be more humane, intelligent and in a wider range of applications. Manipulator is a kind of imitation of the upper body movement machine, it can be scheduled according to request type or holds the automation tool operation of technical equipment, industrial automation, promote the production of industrial production of the further development plays an important role .Manipulator noted extensively and welcome by people for it has powerful vitality. Industrial robots can replace the hands of heavy labor, significantly reduce labor intensity, and improve labor productivity and automation level.Mechanical manufacturing and automation through the junior college for three years to integrate the knowledge of industrial manipulator mechanical structure and function of various parts of exposition and analysis to determine the robot motion principle and mechanism.Design a four-DOF manipulator to enhance the stability of their work for using the programmable logic controller to control system. Keywords: Manipulator Ladder diagram PLC Solenoid valve

机器人控制系统设计(毕业设计)文献综述

一、前言 1.课题研究的意义，国内外研究现状和发展趋势 1.1课题研究的意义 随着机器人在工业装配线的应用越来越广泛，工业环境对其控制系统的要求也越来越高，所以开放式机器人控制系统的设计具有工程实际意义。 课题以一四自由度关节型机器人研制为背景，设计机器人运动控制系统的硬件电路和软件结构，对机器人的运动控制电路进行设计，实现机器人按照预定轨迹或自主运动控制功能。 在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下： ①以提高生产过程中的自动化程度 应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。 ②以改善劳动条件，避免人身事故 在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。 ③可以减轻人力，并便于有节奏的生产 应用机械手代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都没有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产 随着机器人技术的发展，机器人应用领域的不断扩大，对机器人的性能提出了更高的要求，因此，如何有效地将其他领域（如图像处理、声音识别、最优控制、人工智能等）的研究成果应用到机器人控制系统的实时操作中，是一项富有挑战性的研究工作。而具有开放式结构的模块化、标准化机器人，其控制系统的研究无疑对提高机器人性能和自主能力，推动机器人技术的发展具有重大意义。 1.2国内外研究现状和发展趋势 随着机器人控制技术的发展，针对结构封闭的机器人控制器的缺陷，开发“具有开放式结构的模块化、标准化机器人控制器”是当前机器人控制器的一个发展方向。近几年，日本、美国和欧洲一些国家都在开发具有开放式结构的机器人控制器，如日本安川公司基于PC开发的具有开放式结构、网络功能的机器人控制器。我国863计划智能机器人主题也已对这方面的研究立项。 由于适用于机器人控制的软、硬件种类繁多和现代技术的飞速发展，开发一个结构完全开放的标准化机器人控制器存在一定困难，但应用现有技术，如工业PC

四自由度搬运机械手的设计毕业论文

四自由度搬运机械手的设计毕业论文 1引言 1.1机械手研究的背景及其意义 机械手是当今世界的科技革命发展飞速变革的必然产物，它的出现标志着现今的工业、制造业水平发展到了前所未有高水平阶段。最初出现的机械手只是应用在航空航天和海洋勘探等高端科技领域，随着近几十年来计算机在科技领域全面应用，科技革命的变革也加速了科学技术的蓬勃发展。在此背景下机械手技术也在飞速发展，并且在其应用领域也不断地深入、飞速地拓宽，特别是近些年来机械手在现代制造业领域更是得到了非常广泛的应用。由于机械手是通过预先编写好的程序来控制其动作次序和轨迹，所以机械手可以代替人力去完成那些单调的、重复的、特别是对于人类来说毫无意义的工作，除此之外机械手还能够在恶劣的环境中完成那些人类不想完成的或不能完成的工作，特别是在一些危险的工作环境或者是对精度要求较高的工作条件之下，机械手相比较人力有得天独厚的优势——机械手在某些邻域能够完全替代人力，将人类从脏、乱、差的工作环境中解放出来，这是人类社会几千年来的又一次变革和人类生活方式的又一次蜕变。特别是近几十年来工业、制造业领域在机械手的广泛应用下发生了伟大的变革，在此背景下整个社会的生产力水平、产品生产质量和生产效率大大提高，与此同时在工业生产中现代工人的劳动强度也大大降低。 机械手技术虽然发展迅猛，但现在市场上的机械手大多还处在高端应用领域，价格也相对昂贵，不能满足低成本、低层次应用领域的需求。所以本课题希望设计出一种成本低、应用层次相对较低的机械手，填补这一领域市场的空白，这对

于工业、制造业领域以及人类社会的发展都具有及其重要的意义和价值。在机械手技术领域中，机械手在模型设计上，四自由度机械手是机械手产品中的典型设计模型，在技术上，四自由度机械手技术门槛相对较低——四自由度便于设计和实现，在应用层面上，四自由度机械手对于一般的重复性工作条件完全满足，在成本上，四自由度机械手在满足一些复杂动作的工作条件下便于实现低成本，也就说其性价比相对较高，所以本论文以《四自由度搬运机械手》为课题进行研究旨在设计出一个比较实用的、成本低的、具有一定的实际应用价值的机械手。1.2机械手的研究现状和发展前景 机械手是现代工业革命变革、现代工业水平高度提高催生的一种新技术产品，从较高应用层次来说，机械手是集机械设计、计算机程序控制等多领域知识和多种设计方法于一身的一种新型自动化装备，特别是近年来互联网、大数据的出现和应运机械手已开始从自动化向智能化领域迈进。机械手虽然在近几十年来才出现，其发展历史并不算太长，机械手最早起源于美国，接着又在德国、日本等工业发达国得到了飞速发展，然而我国近十年来虽然工业发展迅猛，可机械手在工业领域的应用才刚刚起步，机械手设计的技术水平同国外仍有很大差距，特别实是在机械手的高端应用领域，主要体现在机械手的可靠性和精度指标上面。 近年来机械手在工业、制造业领域的应用突飞猛进，这对于工业文明的进步产生了“雪崩式效应”，越来越多的无人化工厂随着机械手的发展如春笋般涌现。随着进入21世纪以来，互联网技术飞速发展，工业、制造业领域正发生着一场伟大的变革，从美国的“工业互联网”到德国的“工业 4.0”，再到“中国制造2025”，世界工厂已经开始由“无人化工厂”向“智能化工厂”转变，在此历

100KG四自由度码垛机器人底座设计及分析.

100KG四自由度码垛机器人底座设计及分析 （……，…….，……..，…….） 摘要：本文主要设计和研究了一个抓重为100KG的四自由度的码垛机器人，用于企业 生产中的码垛物品。首先对机器人的整体方案和具体的结构按要求进行了分析，接着主要设 计了机器人底座和腰部结构并进行了建模和装配。最后,利用分析软件（UG）对机器人底座和 腰部进行有限元仿真分析。 关键词：码垛机器人；结构设计；建模；有限元分析 Design and Analysis of 100KG 4-dof Palletizing Robot Base … … … （School of Transportation，Institute of Transportation Mechanical Design Manufacturing and Automation，jixieben1104 ， 20112814726） Abstract:In this paper, the design and research of a catch weight of 100KG of 4-dof palletizing robots for the production of stacking items.At first, the overall program and the specific structure of the robot were analyzed according to the requirements, then the main work is to design the base and waist of the robot and carry on the modelling and analyze.Finally, this paper uses the analysis software (UG) to make finite element analysis of it. Key words: Palletizing robot；Structural Design；Modeling；Finite Element Analysis 1引言 随着科技的不断发展和进步，企业越来越重视自动化生产。[1]在这种背景下，机器人的使用越发普及，码垛机器人就是其中之一。效率高，适用性强，能耗低，占地面积少等诸多优势让它在各个领域大放异彩。 2课题的设计内容 本设计主要是研究码垛机器人的结构设计，尤其是底座和腰部设计，主要工作内容有以下几点: 1.了解码垛机器人发展近况以及未来发展方向，并掌握码垛机器人的基本构成部

四自由度机器人毕业设计论文

四自由度工业机器人毕业设计 摘要 近二十年来，机器人技术发展非常迅速，各种用途的机器人在各个领域广泛获得应用。我国在机器人的研究和应用方面与工业化国家相比还有一定的差距，因此研究和设计各种用途的机器人特别是工业机器人、推广机器人的应用是有现实意义的。 本文简要介绍了工业机器人的概念，机器人的组成和分类，机器人的自由度和坐标形式，气动技术的特点。对机器人进行总体方案设计，确定了机器人的坐标形式和自由度，确定了机器人的技术参数。同时，设计了机器人的夹持式手部结构，设计了机器人的手腕结构，计算出了手腕转动时所需的驱动力矩和回转气缸的驱动力矩。设计了机器人的手臂结构。 设计出了机器人的气动系统，绘制了机器人气压系统工作原理图，对气压系统工作原理图的参数化绘制进行了研究，大大提高了绘图效率和图纸质量。 关键词：工业机器人，机器人，气动，单片机控制

ABSTRACT In the past twenty years, robotic technology is developing very fast, all sorts of use robots in various fields can be used widely. Our country in the research and application of robots and industrial countries, there is still a gap compared, therefore, the research and design various USES robots especially industrial robots, promote the use of robots is a realistic significance. This paper briefly introduces the concept of industrial robot, robot, robot composition and classification of freedom and coordinates, the characteristics of pneumatic technology. The general scheme design of robot, robot was determined, and freedom of coordinates the technical parameters of robot was determined. Meanwhile, the design of the robot hand gripping type of the robot structure, design wrist structure, calculated the wrist rotation for driving moment and rotary cylinder driving moment. Design a robot arm structure. Designed a robot pneumatic system, painted robots working principle diagram, pneumatic system of pneumatic system working principle diagram parametric drawing was studied, and greatly improve the efficiency of drawing and drawings quality. Keywords: industrial robot, robot, pneumatic, SCM control

六自由度机械手设计

机械设计课程设计说明书 六自由度机械手 TOPWORK 上海交通大学机械与动力工程学院专业机械工程与自动化 设计者： 李晶(5030209252) 李然(5030209316) 潘楷 (5030209345) 彭敏勤 (5030209347) 童幸 (5030209349) 指导老师：高雪官 2006616

、八— 刖言 在工资水平较低的中国，制造业尽管仍属于劳动力密集型，机械手的使用已经越来越普及。那些电子和汽车业 的欧美跨国公司很早就在它们设在中国的工厂中引进了自 动化生产。但现在的变化是那些分布在工业密集的华南、 华东沿海地区的中国本土制造厂也开始对机械手表现出越 来越浓厚的兴趣，因为他们要面对工人流失率高，以及交 货周期缩短带来的挑战。 机械手可以确保运转周期的一贯性，提高品质。另 外，让机械手取代普通工人从模具中取出零件不仅稳定， 而且也更加安全。同时，不断发展的模具技术也为机械手 提供了更多的市场机会。 可见随着科技的进步，市场的发展，机械手的广泛应用已渐趋可能，在未来的制造业中，越来越多的机械手将 被应用，越来越好的机械手将被创造，毫不夸张地说，机 械手是人类是走向先进制造的一个标志，是人类走向现代化、高科技进步的一个象征。因此如何设计出一个功能强大，结构稳定的机械手变成了迫在眉睫的问题。

目录 一.设计要求和功能分析 4 - ?- ■基座旋转机构轴的设计及强度校核 5 三.液压泵俯仰机构零件设计和强度校核 8 四.左右摇摆机构零件设计和强度校核 11五.连腕部俯仰机构零件设计和强度校核 14六.旋转和夹紧机构零件设计和强度校核 19七.机构各自由度的连接过程 25八.设计特色 28九.心得体会 28十.参考文献30 一. 任务分工31 十二.附录（零件及装配图）31

对话机器人

机器人概论课程论文论文题目：对话机器人

摘要：对话机器人可以解决空巢老人或者一些住院者的无人倾诉的问题。本文简单的介绍了对话机器人的工作原理，包括机器人“耳朵”的构造以及机器人对“听到”的句子进行“思考”并作出回答的过程。 关键词：口语对话系统，句子相似度，聊天语句库 Abstract：A conversation robot can solve some problems that the old of empty nest or the people in hospital can talk to nobody. This paper simply introduce the operating principle of conversation robot, such as the construction of a robot’s ear, and the process of a robot hears sentences and answer it. Keyword: conversational system, the similarity of sentence, chat statement repertioy 一．机器人的听觉 对于人来说，听觉是由声波传入到耳膜，引起听觉神经的冲动，继而传入到大脑的听觉区的过程。对于机器人来说，它的耳朵则是一家无线电接收机，声音通过录音机或微音器而传入“大脑”。 要使机器人的听觉比人的听觉更灵敏的话，可以采用一种叫做钛酸钡的压电材料做机器人的耳朵。这样，即使是很细小的东西（如

火柴棍）反射回来的声波都能被很准确的听到。如果用来监听粮库，就算在二到三公斤的粮食堆的一条小虫的爬行声音也能被听到。 当压电材料受到压力 或拉力的时候，会产生电 压，而这种电压能够使电路 发生变化，这种特性就叫做 就会产生不断变化的电压，而不断变化的电压又会产生不断变化的电流，电流又经过放大器放大，继而送入计算机中，这样机器人就有了听觉系统。 图2所示为机器人的听觉原 理图。声波通过MIC-1到MIC-4 这四个由压电材料所构成的传感 器传入电路板中的工作区，再经 过放大器处理，从USB 接口传入 到电脑中。 二． 机器人的口语对话 1. 对话的分类 和机器人的对话大概分为三类，分别为机器人主导对话（由机器人完全主导对话流程，向用户提出问题并让用户回答，但是灵活度不高，过程比较死板，对话的成功率比较高），用户主导对话（对话流程完全由用户主导，用户提出问题由机器人回答。

机器人分布式控制系统设计与实现

机器人分布式控制系统设计与实现 1引言 目前,机器人系统的特点是开放式机器人控制,强调结构化、模块化、 可扩展性、交互性,是对机器人设计结构单一、信息封闭、缺少交互性缺点的突破。分层分布式控制系统采用集中管理，分散控制方式，这种控制方法优点体 现在：集中监控和管理，管理和现场分离，管理更加综合化和系统化；实现分 散控制可使各功能模块的设计、装配、调试以及维护相互独立，系统控制的危 险性分散，可靠性提高，投资减小；采用网络通信技术，可根据需要增加以微 处理器为核心的功能模块，具有良好的系统开放性、扩展性和升级特性。 本论文详细介绍了一种分层分布式控制系统的设计方案，系统由上到下分 为主控中心决策层、车载PC运算层、下位机驱动子层以及位置反馈子层。主 控中心决策层是系统的主层，可以是台式机或笔记本电脑，基于VC++编译环 境设计的人机交互界面，满足友好、便于操作的要求，主控中心决策层的功能 是总体规划和分配任务，对机器人进行远程监控；车载PC运算层为一台笔记 本电脑，基于VC++编译环境设计了控制界面，通过无线网卡与主控中心决策 层进行数据传输，采用面向连接可靠的TCP传输控制协议，保证数据传输的可 靠性；下位机驱动子层和位置反馈子层是相互独立的功能模块，与车载PC运 算层之间通过串口进行通信；下位机驱动子层是一个完整的直流电 机闭环控制系统，包括CPU、控制芯片、驱动芯片以及增量式光电编码器；位置反馈子层通过CPU的I/O口和中断得到机器人车轮轴转角信息，结合机器 人机械系统的实际尺寸计算机器人中心的实际位置信息，处理好的位置信息通 过串口反馈给车载PC运算层。该控制系统应用在国家自然科学基金资助项目 和国家重点基础研究发展计划973项目的移动机器人平台上，运动控制测试结 果表明，分层分布式控制方式控制精度高，稳定性好，系统响应迅速；同时该 控制系统具有超强的计算能力和二次开发潜力，根据项目研究需要可在各个子 层进行分布式扩展，比如在下位机驱动子层和位置反馈子层的同级层中扩展传 感器功能子层，增加机器人的智能。该控制系统为项目的实验工作奠定基础。 2分层分布式控制系统设计 1. 基于VC++的主控中心决策层设计 主控中心决策层的作用是总体规划和分配任务，对机器人进行远程监控。 基于VC++编译环境，采用模块化方法对人机交互系统进行设计，分为网络数 据传输模块、运动参数输入模块、轨迹显示模块、视觉监控模块。如图

四自由度机械手

四自由度机械手 本科毕业设计说明书(论文) 摘要 在中国工业韧带发展中，很多高生产率高精度的机械加工设备从国外引进，比如数控车床和铣床等，还有把几种机床的功能集中在一起的加工中心等。总之这类CNC机床大大的提高了工作速度，产品的加工精度，降低了工作的劳动强度，所以大受欢迎。但是这类设备引进费用也是相当的昂贵，所以国内很多企业的技术人员在原先的旧机床上进行改进，来达到提高生产率和降低工人的劳动强度，实现工业自动化，这类改进同样也大受欢迎。 本文所设计的机械手主要用于搬运工件，工件总重不大于10Kg，长150cm，宽150cm，高150cm的立方体。为了增加本机械手的通用性，在结构尽可能紧凑的情况下，最大限度的是机械手具有较大的抓取范围。 本文主要介绍了搬运机械手的概念、组成和分类，接受的自由度和坐标形式、运动及国内外的发展状况。对于搬运接受进行总体方案设计，首先机械手的驱动装置为液压缸，然后确定了机械手的坐标像是为圆柱坐标型，自由度数为4，接着确定了机械手的驱动装置为液压缸，然后确定了机械手的主要技术参数。同时，设计了机械手的手部结构形式为气缸杠杆式手爪、臂部结构形式采用液压缸导向连接的双横臂结构，底座采用电机带动竖臂的旋转。机身结构形式为升降缸用液压缸的结构形式，计算出夹紧工件所需的驱动力、手爪转动时所需的驱动力矩、手臂的伸缩所需的驱动力手臂的俯仰所需的驱动力、手臂的升降所需的驱动力，和手臂回转所需的驱动力矩。继而设计了装箱机械手的各部分液压缸的尺寸和结构及各部分之间连接与支承部件的结构与尺寸。 关键词:搬运机械手; 液压驱动;液压缸;自动化

I 本科毕业设计说明书(论文) Abstract In China industrial ligament development, a lot of high productivity high precision machining equipments imported from abroad, such as CNC lathes and milling machines, and have several function of machine together in processing center, etc.. In this kind of CNC machine greatly improves the speed of work, product processing precision, reduces the labor intensity of work, so popular. But this kind of equipment is also very expensive, so many domestic enterprises technical personnel in the original old machine is improved, to improve productivity and reduce labor intensity of workers, industrial automation, this kind of improvement is also very popular. The manipulator is designed in this paper is mainly used for handling the workpiece, the workpiece weight is less than 10Kg, length 150cm, width 150cm, high 150cm cube. In order to increase the versatility of manipulator in structure, as far as possible compact case, maximum limit is the manipulator has a large capture range. This paper mainly introduces the concept, composition and classification of the manipulator, freedom and coordinates, movement and development at home and abroad to accept. For the handling of acceptance for the overall program design, first drive manipulator for hydraulic cylinder, and then determine the coordinate manipulator like cylindrical coordinate, the number of degrees of freedom is 4, then the drive