五自由度機械手
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目 錄
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摘要
Abstract
第一章 緒論•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1
1.1 機器人的發展史••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 1
1.2 機器人的定義••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 2
第二章 設計原理及目的•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••4
2.1 設計的目的和意義••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 4
2.2 設計項目發展情況••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 4
2.3 設計原理••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 5
第三章 五自由度機械手運動分析與計算••••••••••••••••••••••••••••••• 6
3.1 數學基礎理論••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••6
3.1.1 剛體位姿的表示和齊次變換•••••••••••••••••••••••••••••••• 6
3.1.2 機器人運動學的D-H表示法••••••••••••••••••••••••••••••••8
3.2 五自由度機械手的機械結構方案設計與計算•••••••••••••••••••••10
3.2.1 方案功能設計與分析••••••••••••••••••••••••••••••••••••••10
3.2.2 對機械手的計算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••12
第四章 機械手及模擬搬運設計•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••17
4.1 控制方案的總體設計•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••17
4.2 機械手的工作流程•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••17
4.3 機械手的簡介•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••17
4.4 機械手的硬件設計•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••18
4.4.1 PLC的設計••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••19
4.4.2 PLC控制電路相對于電器控制電路的優點••••••••••••••••••••19
4.4.3 步進電機的設計•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••20
第五章 電路元氣件及設備的選擇•••••••••••••••••••••••••••••••••••••22
5.1步進電機簡介•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••22
5.1.1步進電機簡介••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••22
5.1.2步進電機的基本參數••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••22
5.1.3步進電機的一些特點••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••23
5.1.4靜力矩的選擇••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••24
6.1.5電流的選擇••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••25
5.1.6 力矩與功率換算•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••25
5.1.7 應用中的注意點••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••26
5.2步進電機的選擇•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••27
5.2.1各項參數•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••27
5.2.2步進電機驅動模塊••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••28
5.2.3 技術特點••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••28
5.3 PLC部分•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••29
5.3.1. 設備連接••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••32
5.4 其他設備••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••32
第六章 控制系統的程序設計•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••33
6.1 應用背景與要求••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••33
6.2 組成部分•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••33
6.2.1 關節限位控制••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••33
6.2.2 工件坐標系的測量與計算•••••••••••••••••••••••••••••••••••34
6.2.3 機械手的張合控制••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••34
6.2.3 公式之間的轉換••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••34
6.2.4 計算結果的存儲••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••34
6.3 機械手系統的工藝流程••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••34
6.4 機械手控制系統功能設計分析••••••••••••••••••••••••••••••••••36
6.4.1 PLC的資源分配•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••36
6.4.2 機械手系統的控制程序•••••••••••••••••••••••••••••••••••••36
致 謝••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••39
設計小結•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••40
參考文獻•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••41
附錄一、流程圖••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••42
附錄二、PLC外部接線圖•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••43
附錄三、示例程序••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••44
附錄四、翻譯部分••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••54
摘要
隨著科學技術的日新月異，自動化程度要求越來越高，市場競爭激烈，人工成本上漲，以往人工操作的搬運和固定輸送帶為主的傳統搬運方式，不但占用空間也不容易更變生產線結構，加上需要人力監督操作，更增加生產成本，原有的生產裝料裝置遠遠不能滿足當前高度自動化的需要。減輕勞動強度，保障生產的可靠性、安全性、降低生產成本，減少環境污染，提高產品的質量及經濟效益是企業生產所必須面臨的重大問題。它集成自動控制技術、計量技術于一體的機電一體化產品，它利于控制，操作方便等優點。本設計就PLC在機械手上的應用作了詳細的闡述。
關鍵詞：PLC 機械人
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