五自由度机械手
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摘要
Abstract
第一章 绪论•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••1
1.1 机器人的发展史••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 1
1.2 机器人的定义••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 2
第二章 设计原理及目的•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••4
2.1 设计的目的和意义••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 4
2.2 设计项目发展情况••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 4
2.3 设计原理••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 5
第三章 五自由度机械手运动分析与计算••••••••••••••••••••••••••••••• 6
3.1 数学基础理论••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••6
3.1.1 刚体位姿的表示和齐次变换•••••••••••••••••••••••••••••••• 6
3.1.2 机器人运动学的D-H表示法••••••••••••••••••••••••••••••••8
3.2 五自由度机械手的机械结构方案设计与计算•••••••••••••••••••••10
3.2.1 方案功能设计与分析••••••••••••••••••••••••••••••••••••••10
3.2.2 对机械手的计算••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••12
第四章 机械手及模拟搬运设计•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••17
4.1 控制方案的总体设计•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••17
4.2 机械手的工作流程•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••17
4.3 机械手的简介•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••17
4.4 机械手的硬件设计•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••18
4.4.1 PLC的设计••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••19
4.4.2 PLC控制电路相对于电器控制电路的优点••••••••••••••••••••19
4.4.3 步进电机的设计•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••20
第五章 电路元气件及设备的选择•••••••••••••••••••••••••••••••••••••22
5.1步进电机简介•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••22
5.1.1步进电机简介••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••22
5.1.2步进电机的基本参数••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••22
5.1.3步进电机的一些特点••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••23
5.1.4静力矩的选择••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••24
6.1.5电流的选择••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••25
5.1.6 力矩与功率换算•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••25
5.1.7 应用中的注意点••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••26
5.2步进电机的选择•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••27
5.2.1各项参数•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••27
5.2.2步进电机驱动模块••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••28
5.2.3 技术特点••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••28
5.3 PLC部分•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••29
5.3.1. 设备连接••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••32
5.4 其他设备••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••32
第六章 控制系统的程序设计•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••33
6.1 应用背景与要求••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••33
6.2 组成部分•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••33
6.2.1 关节限位控制••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••33
6.2.2 工件坐标系的测量与计算•••••••••••••••••••••••••••••••••••34
6.2.3 机械手的张合控制••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••34
6.2.3 公式之间的转换••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••34
6.2.4 计算结果的存储••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••34
6.3 机械手系统的工艺流程••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••34
6.4 机械手控制系统功能设计分析••••••••••••••••••••••••••••••••••36
6.4.1 PLC的资源分配•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••36
6.4.2 机械手系统的控制程序•••••••••••••••••••••••••••••••••••••36
致 谢••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••39
设计小结•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••40
参考文献•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••41
附录一、流程图••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••42
附录二、PLC外部接线图•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••43
附录三、示例程序••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••44
附录四、翻译部分••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••54
摘要
随着科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，市场竞争激烈，人工成本上涨，以往人工操作的搬运和固定输送带为主的传统搬运方式，不但占用空间也不容易更变生产线结构，加上需要人力监督操作，更增加生产成本，原有的生产装料装置远远不能满足当前高度自动化的需要。减轻劳动强度，保障生产的可靠性、安全性、降低生产成本，减少环境污染，提高产品的质量及经济效益是企业生产所必须面临的重大问题。它集成自动控制技术、计量技术于一体的机电一体化产品，它利于控制，操作方便等优点。本设计就PLC在机械手上的应用作了详细的阐述。
关键词：PLC 机械人
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