【基于PLC的搬运机器人系统设计4700字（论文）】

基于PLC的搬运机器人系统设计目录TOC\o"1-2"\h\u26415基于PLC的搬运机器人系统设计 129645内容提要 115412引言 112265一、机器人主要结构的设计 226366（一）机器人腰座的结构设计 324661（二）机器人手臂的结构设计 322782（三）机器人夹具的结构设计 416292三、系统硬件的设计 524002（一）PLC的选型 5362（二）其他元器件的选型 632731四、系统软件的设计 624058（一）夹具的控制系统的设计 613877（二）手臂的控制系统设计 76383（三）报警系统控制设计 89455结论 816658参考文献 9内容提要搬运机器人是21世纪自动化控制领域脱颖而出的高新技术的产物，搬运机器人不仅可以完成工人的大部分工作，甚至绝大多数的时候它们是能够超越工人的工作能力的。搬运机器人的最大优点就是它可以实现正常人类无法实现的无休止的高强度工作，而且在人类无法忍受的种种冷热天气绝大部分的搬运机器人都可以正常工作。所以搬运机器人是新世纪的高新技术产物，是人类越向未来的一大产物，它是人类的功能的延续发展的升级，在这个工业发达的自动化时代被企业普遍的使用。关键词：搬运机器人；PLC；逻辑控制引言机械手是在自动化生产过程中使用的一种具有抓取和移动刚健功能的自动化装置，它是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手能代替人类完成危险、重复枯燥的工作，减轻人类的劳动强度，提高劳动生产力。机械手越来越广泛的得到了应用，在机械行业中它可用于零部件组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更普遍。目前，机械手已经发展成为柔性制造系统（FMS）和FMC的重要组成部分。机床与机械手结合，采用柔性制造系统或柔性制造单元。适用于批量生产，节省工件输送装置。结构紧凑，适应性强。当工件发生变化时，灵活的生产系统容易发生变化，这有利于企业不断更新适销对路的品种，提高产品质量，更好地满足市场竞争的要求。然而，目前国内外工业机器人技术与工程应用水平仍存在一定差距。应用范围和生产水平较低，研发水平不高。它直接影响到我国自动化生产水平的提高。因此，对其进行研究和设计具有重要意义。本次毕业设计主要完成机器人传动部分的结构设计和软件设计。它的工作需要灵活的转向和换向要求，打开和关闭夹具的运动，以及模块化的动力设计。本设计采用可编程控制器（PLC）设计控制系统，并开发了控制系统的硬件结构。根据其复杂的结构和功能，开发设计了不同现场工作环境下的各种可编程控制系统硬件。采用可编程逻辑控制器（PLC）作为控制装置，可以支持梯形图或其他基于逻辑编程语言的程序控制，使控制系统的逻辑性更强。直观方便。一、机器人主要结构的设计在大部分的机器人的结构特征里基本上可以归为四大类型结构。它们可以用四种坐标系的形式来表现出来它们的结构。包含了直角坐标结构、圆柱坐标结构球形坐标结构和关节行坐标结构四种。其中关节行结构是最为普遍被应用的一种结构。这四种结构简单的分析如下所示机器人的第一个直角坐标结构该结构主要位于XYZ的三个轴上，运动方向仅限于这三个方向。这个运动只能做线性运动，不能做弧度运动。所需的工作空间也很大，因此这种类型的组织通常用于大型仓库等。这种结构具有易于控制和控制精度高的优点。第二种是机器人的圆柱坐标结构。笛卡尔坐标和圆柱坐标最大的区别在于笛卡尔坐标不能实现运动。该机构的轨迹是圆柱形的，每个部件都可以改变弧度角，而不是直角机构的静态线性运动。第三种机器人结构是球面坐标系。球坐标机构是在圆柱坐标机构的基础上实现旋转运动和直线运动的机构。它的运动不是很复杂，但它的整体运动是两个旋转和一个线性运动。第四类是机器人的关节结构。这种结构比其他结构更复杂。这是一个模仿人类关节的机器人结构。它与直线运动的三个直角完全不同。他的三个动作都是旋转动作。因此，它们与人类的关节非常相似，所以它们非常灵活、小而紧凑。这种I型结构是目前最先进的机器人结构。因此，它被广泛应用于各个领域。图1四种机器人坐标形式（一）机器人腰座的结构设计以上的内容决定了此次搬运机器人的大体结构样貌，但是光有这样是仅仅不行的，机器人最主要的就是内部的零件的选择和控制系统的设计。所以我们还需要对机器人的内部结构进行分析选购。对于搬运机器人而言，通常情况下它是有固定的往复运动的。经过我们查阅资料的考虑思考，我们可以通过简单的实验分析它的一些具体方案。首先动力机构我们选择的是齿轮以及电机来实现。如下图所示，当机器人运行时电机会进行转动，从而带动齿轮转动，一个齿轮转动带动着其他所有齿轮的转动，而最上面的两组齿轮是连接着腰部机构的翻转的，所以最后可以实现腰部的反转运动。图2搬运机器人腰部构造示意图（二）机器人手臂的结构设计机械手的旋转机构和夹紧机构也需要移动，以实现工件的打开和关闭夹紧。通过对信息的研究，我们发现能量主要是气动的。它的内部结构中有一个密封的圆筒，可以在不暴露的情况下储存气体，并为工作的移动和旋转提供能量。这种机构的主要缺点是动力机构的握力容易受到限制和不足。结合工业机器人的发展趋势和制造业的一些实例，可以在制造阶段确定机器人的精度，从而实现更精确的运动。这样就可以实现良好的功能。减少不必要的问题。因此，通过简单的试验分析和论证结果，我们可以简单地分析总体设计和具体的结构方案。图3手臂结构示意图（三）机器人夹具的结构设计在机器人工厂，机器人主要处理一些工具或工件的堆放。一般机器人主要采用手持式夹紧机构。通过查阅和数据分析，该机构的电源可分为三类电源模块。这三种动力装置各有优缺点，我们可以简单地进行比较。气动传动，简称气动传动技术。该方法的工作原理与夜间压力传递技术类似，主要区别在于天然气利用和液体利用输气技术顾名思义，电动汽车的发展是一项以电动机为主要动力的节能工作。现在汽车技术的使用非常普遍，汽车技术的发展也非常成熟和方便。与天线相比，使用电子技术的最大优势在于它可以提供非常大的功率匹配。缺点也很明显。由于高功耗和电机运行速度，需要一些减速装置。液压传动和气动传动的主要区别在于载体之间的区别，但是液压传动有很大的优势，可以有很大的功率。传动机构将驱动力和驱动力的传动部分连接到机器的主工作机构。由于加工和制造误差，各种特殊的传动机构部件会导致传动机构的精度和误差。装配骨折损伤；高温变形；外力当传动机构发生重大故障时，会大大降低工作效率，甚至造成不必要的事故。因此，对传动机构的设计提出了更高的要求。利用仿生学知识，设计了一种类似于用手抓取动物的移动机器人夹具。和人类一样，自由职业也是通过双手的握住和放开来实现的。夹子的驱动力为气动驱动力。夹子中装有一个能够储存空气的气缸，将夹子压在空气上，使其打开、关闭和移动。工作是可以完成的。图4夹具的构造示意图三、系统硬件的设计（一）PLC的选型机器人的控制设计基于PLC控制系统的设计和系统硬件控制系统结构的开发。本次设计采用西门子S7-200-CPU226型PLC，因为西门子公司的产品质量较好，使用的寿命比较长，而且这款型号的PLC适用性也比较强。它具有未定可靠、价格透明、应用广泛、学习简单等特性，这种plc本质上实际就是一个小型的可编程控制器，他的小巧以至于它能够适用于很多种企业的项目种进行控制临测。它无论是在小项目还是在大工程里独自的运作都能够实现非常复杂的控制。所以它具有及其搞的性价比和能力。在大部分的生产行业都非常的广泛和成熟。使用其他技术，不仅优点没有PLC多，技术得不到保证，且PLC的稳定性强，为维修等问题带来方便。S7-200是经过了大量的市场调研研究所产生的产物，可以说是为大部分的企业量身定做的一种小型自动化的可编程控制器（PLC）它广泛应用于工农业等的生产。图5plc实况图但是S7-200的一大致命缺点就是扩展模块比较而言会稍微偏少一点，对于一些大型的企业项目来说不一定是适合的选择，所以s7-200正常情况下只能适用于一些小型的项目，这是一大弊端。（二）其他元器件的选型本次设计选用的伺服电机使用的型号是三菱HF-KN13J-KH003，伺服电机的驱动器使用的型号是MR-EJ-10A-KH003，模块使用的十定位控制块EM253，限位开关采用的XCKN2102P20C。图6硬件组装图四、系统软件的设计（一）夹具的控制系统的设计搬运机器人的运作离不开夹具的正向转动和反向转，这种动作是基于电机的正反转来实现的。它的逻辑控制设计是当按下启动按钮I0.0时，夹具正向转动，指示灯Q1.2熄灭。当M0.6置1时，夹具反向转动。梯形图如4-1所示。图7夹具正反转逻辑控制系统（二）手臂的控制系统设计手臂的前后移动逻辑控制的设计是2s后M1.0复位、M0.0运作，然后夹具停止运动，Q0.7闭合，手臂朝后转动，后转指示灯运行发亮。当M0.3置1时，手臂向前移动，前转指示运行发灯亮。梯形图如4-2所示。图8手臂的前后移动逻辑控制系统手臂的上升下降逻辑控制的设计是当M0.7闭合时，手臂朝上方向进行运作，上升指示灯运行发亮。当M0.4闭合时，手臂朝下方向运作，下降指示灯运行发亮。梯形图如图9所示。图9手臂上升下降逻辑控制系统手臂的左右移动逻辑控制的设计当M0.2置1时，手臂向右移动，右行指示灯亮。当M0.1置1时，手臂向左移动，左行指示灯亮。梯形图如图4-4所示图10手臂左右移动逻辑控制系统（三）报警系统控制设计在搬运机器人的运行过程中报警信号源I1.1若是有输出，则报警信号会实现闪烁，闪烁震荡周期是1s。若是当报警信号解除时，报警信号源I1.1停止输出，则会使报警信号灯停止闪烁。如图4-5所示。图11报警逻辑控制系统结论本文介绍了搬运机器人的设计和应用意义，并且介绍了目前搬运机器人的发展状况和未来的趋势走向，以及搬运机器人从一开始到成型的基本构件的选择组成的设计和软件硬件的选型设计编程等。在本文介绍了搬运机器人的构建机构逻辑系统的设计，搬运机器人在工业自动化产业中使用的非常普遍，在实线产业全自动化的方向上还要实现节约成本和提升产业的效率。机器人的控制设计技术是一种综合了很多知识的一种复杂总合型技术。搬运机器人控制系统又是一个复杂的并且是随机的系统。本次基于PLC的搬运机器人系统设计对与辅导助学一定的意义在本项目设计中，搬运机器人控制系统使用的是可编程控制器（PLC）来实现此次设计的机器人的各种功能的系统控制，使得本次设计中的机器人构造大大简洁明了，并且因为PLC本来自己拥有的性质，本次设计也很大程度上的提高了工业自动化的靠谱行以及智能程度的升级，在复杂无法预测的恶劣环境下，它能够自我进行调整变化，从而减少了原有老套的以劳动力生产的方式和不必要的成本。未来的发展种机器人的自动化必定是一个前途不可限量的一个产业。国家的发展需要工业技术的支持，工业的发展离不开自动化产业的使用，所以搬运机器人的应用必定是未来大的的必不可少的一个主要的一门技术。参考文献[1]郭佳海，张文辉.基于PLC的搬运机器人逻辑控制系统设计[J].丽水学院学报，2015，37(2):5.[2]赵红顺.基于PLC的气动搬运机器人控制系统设计[J].机床电器，2011，38(4):3.[3]白克.基于PLC和机器视觉的采摘机器人智能控制系统设计[J].农机化研究，2021，43(2):5.[4]王圆星，郭洪月，陈鹏，等.基于PLC的机器人电气控制系统设计[J].中国高新科技，2021(5):2.[5]马伟俊，韩少华.基于PLC的工业机器人监控系统设计[J].新型工业化，2021，11(1):2.[6]李卓阳，江小静，成泽，等.基于PLC的CNC机器人上下料控制系统设计[J].无线