畢業設計-四自由度碼垛機器人控制系統設計-資料下載頁

【導讀】作為物流自動化領域的一門新興技術，近年來，碼垛技術獲得了飛速的發展。機器人以其高效、高精度、占地范圍小等優勢正在快速占領整個碼垛行業。發達國家幾乎完全替代了人工碼垛。從“七五”科技攻關開始，我國將工業機器人及應。用工程作為研究開發重點之一，實現了中國機器人產業的“從無到有”。說我國的機器人產業還很薄弱，機器人的研究依然任重而道遠。本文就是立足于此，以。器人的運動控制，滿足生產實踐需求。論文的主要內容如下：。參數設置等功能。上位機通過將相關控件與相應地址相鏈接實現對下位機的控制。

　　

【正文】 ,MOV,OPEN,PRINT,OPEN 等） P 變量， BIT 變量可以在程序中直接引用，無需重新定義 ，選擇結構，循環結構，子程序，中斷等流程控制 （局部變量，全局變量，系統預設的 P 變量、 BIT 變量）指定別名，方便編程人員閱讀 （算術運算、邏輯運算、比較運算、三角函數、反三角函數、雙曲函數等） ，便于與其他設備通訊 其中 program0program7 用來編寫運動程序， program8program15 用來編寫非運動程序（如完 成各種計算，與其他設備進行通訊等）。 program0program7 與 Master0Master7（坐標系 07）有著嚴格的對應關系。控制 Master0 中的軸的運動程序必須編寫到program0 中，控制 Master1 中的軸的運動程序必須編寫到 program1 中，依次類推。 單擊任意的 program 編輯器即可打開相應的 program 程序開發窗口，如圖 524 所示：在這里可以使用 AcroBasic 語言來開發您的運動程序。 AcroBasic 指令請參考相應手冊。 在程序調試時可設置斷點，或單步調試程序；跟 隨模式用于跟隨每條程序的執行；圖 524 ACR View 編程界面 山東大學學士論文 36 在 Terminal 面板中監視程序的運行狀況；可以為程序添加注釋，可以在線對電機進行運動控制，可以實現 JOG 試運行。 軟件編寫流程 控制系統下位機程序主要工作流程如圖 525 所示 其中所有的程序流程都是通過改變相應的 P 參數和 BIT 位進行控制和選擇的。 典型程序介紹 （ 1）示教程序 具體程序流程如圖 528： 圖 525 系統軟件編寫流程圖 開始 上電啟動 系統初始化 是否出錯 回零 模式選擇？ JOG 示教 自動 手動 參數設置 是否限位 繼續運行 是 是 否 否 山東大學學士論文 37 通過上位機界面調節 P0， P1 的值即可改變機器人的位置，通過對相應點的捕捉進行記錄，從而保存數據，實現再現。通過 ESAVE 命令可以使數據斷電 不丟失。 （ 2）回零程序 下面是單軸的回零程序，其中 BIT 2是通過外部原點接近開關輸入進行改變的。 PROGRAM 39。Program 0 39。TODO: edit your program here PBOOT JOG VEL X10 Y10 ： REM set the speed of gohome JOG ACC X50 Y50 JOG DEC X50 Y50 JOG HOMVF _START IF(xgohome) : REM X GO HOME SET 16152 SET 16153 CLR 16154 JOG HOME X1 WHILE((NOT BIT 16134) AND (NOT BIT 16135)) WEND DWL VEL 圖 526 示教流程圖 否 是 開始示教 手動調節機器人位姿 是否記錄當前點 示教下一點 是否示教結束 保存示教數據 示教結束 否 是 山東大學學士論文 38 X/20 DWL WHILE(1) IF(BIT2) SET 8467 RES X BREAK ENDIF WEND CLR xgohome CLR 8467 CLR 522 ENDIF GOTO START ENDP （ 3）伺服使能控制程序 PROGRAM 39。Program 7 39。TODO: edit your program here PBOOT _START IF(BIT 128) SET 8465 SET 8497 SET 8529 SET 8561 ELSE CLR 8465 CLR 8497 CLR 8529 CLR 8561 ENDIF GOTO START ENDP 通過 BIT128 即可同時控制四個伺服驅動的使能。通過上位機將位狀態設定控件與 BIT128相鏈接，即通過觸摸屏手動操作即可控制使能。 運動監視、調試 山東大學學士論文 39 ACRView 為我們提供了大量 的工具供我們監視，調試電機的運行。 （ 1） Terminal（終端對話框） 單擊樹形向導中的 Terminal Emulator，可以打開終端對話框。如圖 527 示。在終端對話框中，可以發送在線指令，當按下鍵盤上的回車鍵時，所輸入的指令將立即執行。我們可以把常用的命令保存到終端對話框右側的“ User Button”中，這樣當按下“ User Button”按鈕后，相對于發送了對應的指令。在終端對話框中還可以監視，跟蹤程序的運行。程序中使用“ Print”語言輸出的內容也將顯示到終端對話框中。 圖 527 終 端對話框 （ 2） Status Panels（狀態監視面板） 樹形向導中的 Status Panels（狀態監視面板）中包含有五個狀態面板。 1. Common Status Panel(通用狀態監視面板， ACR1505,ACR8020 無此面板 ) 山東大學學士論文 40 圖 528 通用狀態監視面板 如圖 528 所示：該面板可以直觀的監視各個電機軸及坐標系的運行情況。 2. Numeric Status（參數狀態監視面板） 圖 529 參數狀態監視面板 如 圖 529 所示，參數狀態監視面板可以監視 ACR 運動控制器中所有 P 變量的狀態。 P山東大學學士論文 41 變量根據功能被加以分類，可以通過三個下拉組合框找到所要監視的 P 變量。 3. BIT Status（ BIT 位狀態監視面板） BIT 位狀態監視面板用來監視 ACR 運動控制器中的全部 BIT 變量狀態，如圖 530 所示： 圖 530 BIT位狀態監視面板 與 P 變量監視面板相同，可以通過三個下拉組合框找到所要監視的 BIT 變量。 BIT 變量用來保存 BOOL 型變量，只有真和假兩種狀態，它包括實際的物理 I/O 及控制器內部定義的 BIT 狀態。 4. CPU Load Status（ CPU運行監視面板） CPU運行監視面板用來監視當前控制器 CPU的運行情況，如圖 531 所示： 該面板類似于計算機中任務管理器的性能監視面板。 山東大學學士論文 42 圖 531 CPU 運行監視面板 5. Servo Loop Status（伺服環狀態監視面板） 圖 532 伺服環狀態監視面板 如圖 532 所示：可以通過伺服環狀態監視面板直觀的監視伺服環的運行情況。參與伺服運算的所有參數都可以在同一個面板中監視到。 山東大學學士論文 43 上位機 觸摸屏軟件開發 EB8000 開發軟件介紹 Easy Builder8000 功能強大，簡單實用，可以輕松完成復雜的人機界面設計。可以同時支持離線模擬和在線模擬，可以大大節省設計的時間。獨立的多視窗操作功能大大增加了可現實的信息量，可以與幾乎所有的 PLC 配合使用。具體開發程序界面如圖 533 所示 其中對控件參數的設置是通過控件屬性對話框進行的。圖 534所示為對其中的位狀態切換開關進行設置的界面。通過選擇 PLC 選擇位狀態切換開關所要寫入或讀取的 PLC類型。通過設定地址可以控制或讀取相應的 BIT 位狀態，開關類型為設定開關的功能。如切換開關即每次按下開關時所控制的位的狀態變換為相反狀態。其它類型的控件與此控件設置方法類似，在此不再具體進行描述。 圖 533 EB8000 開發界面 山東大學學士論文 44 上位機界面開發 圖 535 為所設計的上位機人機界面。其中數字顯示是通過與 ACR9000 相應的 P 參數鏈接 而獲得的。其它狀態顯示和控制是通過與相應的 BIT 位進行鏈接而進行的。通過該界面可以脫離工控機直接對碼垛機器人進行控制，可以實現示教、再現、參數設置、手動運行等功能。通過狀態和坐標顯示可以實時觀察機器人的運動狀態。 圖 534 位狀態開關屬性設置對話框 選擇 PLC類型 選擇高十六位還是第十六位地址 設 定控制 PLC地址 設置開關屬性 山東大學學士論文 45 本章 小結 本章主要完成對機器人系統的軟件開發。通過 ACR View 完成對電機參數配置，并實現JOG 試運行。運用 AcroBasic 語言對下位機控制器進行編程，從而實現機器人的示教、再現、手動運行、回零、參數設置等功能。通過 EB8000 開發環境編寫上位機界面并與控制器相鏈接 ，從而實現系統脫離 PC 機獨立運行。 圖 535 碼垛機器人觸摸屏控制界面 山東大學學士論文 46 第六章 系統測試 通過實際調試運行，測得的碼垛機器人的各項參數如下所示： (1)運動軸數： 4 軸 (2)各軸運動范圍： 錯誤 !未找到引用源。 上下運動范圍：≥ 600mm ②水平運動范圍：≥ 100mm ③旋轉軸的旋轉范圍：≥ 300176。 (3)末端最大運動速度：≥ (4)最大高度： (5)運動半徑： 50cm— 150cm (6)工作速度：手動示教直線移動速度≤ ，底座和手爪旋轉速度≤ 5r/min； 自動運行直線移動速度在 1m/s 左右，底座和手爪旋轉速度在 8r/min 左右。 (7)系統連續工作不低于 20 個周期時碼垛誤差在177。 3cm以內。 (8)最大碼垛重量為 山東大學學士論文 47 結束語 本論文是作 者以山東省科學院自動化研究所的碼垛機器人的研究項目為背景完成的。從收集查閱各種相關資料，到對碼垛機器人機械結構進行運動分析，到對控制方案進行選擇及仿真，軟硬件選型及設計等幾個方面進行了詳細設計，實現了碼垛機器人的運動控制。通過調試已達到預期要求。現碼垛機器人即將投入實際生產應用中去。 本文主要研究內容如下： 1)機器人運動分析。通過對機器人機械參數進行分析，建立機械結構的簡單幾何模型。進行相關運動分析，確定末端執行機構與原點坐標系的運動變換關系，從而獲得機器人的相關運動參數，便于實現對機器人進行精確 控制。 2)對伺服系統控制方式進行選擇。伺服系統有多種運動控制方式，根據應用背景的不同選擇不同的運動控制方式。本機器人對位置精度要求較高，故經過綜合分析，選擇運動控制方式。 3)運動控制仿真。運用 MATLAB 中 Simulink 工具自帶的機器人運動控制模型進行仿真，確定相關的 PID 等參數，驗證相關運動控制的正確性。 4)進行相關線路的連接。包含電氣線路和信號線路連接兩個方面。重點對信號線路特別是 ACR9000 與伺服驅動器之間的線路進行了研究。由于沒有現成的連接實例可供參考，故在此花費了 較大的功夫。 5)對控制系統進行相關程序開發。包括下位機編程和上位機界面的設計。通過學習掌握 AcroBasic 語言，學會運用 ACR View 環境對 ACR9000 的相關編程。設計整體控制流程，進行下位機軟件的編寫。學習 EB8000 開發環境，進行人機界面的相關設計。進行觸摸屏與控制器之間的通訊連接與調試。實現由觸摸屏對碼垛機器人的示教、保存、再現及相關參數設置等功能。 通過本文的研究工作，設計并實現了由 ACR9000 控制器和威綸 MT6100iV人機界面為核心構成的碼垛機器人控制系統，該系統具有良好的擴展 性和兼容性，易于移植到其它種類的機器人。但是由于時間有限，還存在很多的不足。在未來的后續研究中還需要進行以下探索： 1)由于所使用的機器人為碼垛樣機，故應用到具體生產時間中還需根據負重、工作半徑等要求具體設計適合生產需要體積的碼垛機器人 山東大學學士論文 48 2)根據抓取物品的不同設計專門的抓手，并確保抓手抓取貨物斷電時的安全。 3)由于時間有限，編寫的程序還不是很完善，很多問題仍有待解決。如對系統操作步驟要求較為嚴格，出現操作失誤容易造成死機等問題。 4）將機器人應用到生產實踐中去，還需要解決與 外圍設備及整個流水線的協調控制問題。如和外圍檢測設備及其它機器人的協調，根據產品的不同執行不同的碼垛程序等問題。 山東大學學士論文 49 致