毕业设计开题报告_四轴码垛机器人控制系统设计
毕业设计(论文)-四自由度码垛机器人控制系统设计[管理资料]
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学士学位论文Shandong University Bachelor’s Thesis论文题目：四自由度码垛机器人控制系统设计姓名学号20061701027学院控制科学与工程学院专业自动化年级2006指导教师2010 年6月1日摘要作为物流自动化领域的一门新兴技术，近年来，码垛技术获得了飞速的发展。
码垛机器人以其高效、高精度、占地范围小等优势正在快速占领整个码垛行业。
特别是西方发达国家几乎完全替代了人工码垛。
从“七五”科技攻关开始，我国将工业机器人及应用工程作为研究开发重点之一，实现了中国机器人产业的“从无到有”。
然而，从整体上说我国的机器人产业还很薄弱，机器人的研究依然任重而道远。
本文就是立足于此，以具体工程实践为研究背景，进行四自由度码垛机器人控制系统的研究，以实现对码垛机器人的运动控制，满足生产实践需求。
论文的主要内容如下：1、在绪论中简要介绍了本论文的研究背景及意义。
2、通过分析机器人机械结构，获得机器人的几何模型，通过运动分析，得到运动变换关系式。
3、根据码垛控制需求，选择位置伺服控制，并进行相关MATLAB仿真。
4、以ACR9000多轴运动控制器和MT6100iV人机界面为核心控制器件进行相关系统硬件线路设计，共分为以下几个部分：相关器件选型、电气线路连接、控制器与伺服信号线路连接、触摸屏与控制器线路连接5、以ACR View和EB8000为开发工具，分别对下位机程序和人机界面进行开发。
其中下位机程序运用AcroBasic语言进行模块化编程以实现示教、回零、再现、手动运行、参数设置等功能。
上位机通过将相关控件与相应地址相链接实现对下位机的控制。
关键词：码垛机器人，控制系统，位置伺服控制，AcroBasic语言，模块化编程AbstractAs a new technology in logistics automation area, in recent years, stacking technology has experienced a rapid growth. With their high performance, high precision and small area advantages, stacking robots are quickly capturing the entire palletizing industry. Especially in the western developed countries, palletizing robots almost completely replaced the manual stack. Since the tackle hard-nut problems in science and technology during China's Seven Five year Plan period,Our country has made torch-plan projects and application of industrial robots as one of the key research and development has successfully realized robot industry "from nonexistence to pass into existence" plan. However, on the whole, our country's robot industry is still underdevelopment, robots' research is still a long way to go. This article talks about the control system of robot to realize motion control of the robot based on the engineering practice with specific background. Our purpose is to meet the industry requirement. Specific content of the article are as follows:1. The introduction of a brief background of this thesis and its significance.2. Through the analysis of the robot's physical construction, get a simplified geometric model ,and with kinematic analysis ,get transformation equation of the end effector.3. Choose the way of Servo-position Control to meet the need of the stack.4. Use ACR9000 controller and MT6100iV HMI as the core of control device to design the hardware system. This part is divided into the following several parts: related components selection, electrical wiring connections, the connection between controller and servo driver，controller and the HMI5. Using the development software of ACR View and EB 8000 to design the control program and interface of the HMI. The control program is designed by AcroBasic language. We can use the program to realize the function of teach, playback, back home, manual operation, parameters settings and so on. Besides, HMI control the controller by the connection of ActiveX with relevant BIT address.KEYWORDS :stacking robot，control system，servo-position control，AcroBasic language ，modular program目录第一章绪论 (1)研究背景 (1)国内外发展现状 (2)论文研究意义和目的 (2)本文主要研究内容 (3)本章小结 (3)第二章码垛机器人机械结构及其运动学分析 (4)码垛机器人的机械结构 (4)运动学分析 (5)本章小结 (7)第三章伺服控制方式选择及仿真 (8)伺服驱动系统要求 (8)AC伺服电机工作原理 (8)伺服控制方式选择 (9)位置伺服系统 (10)机器人MATLAB仿真 (11)本章小结 (13)第四章硬件控制系统设计 (14)硬件系统控制结构 (14)主要控制部件选型 (14)通信线路连接 (16)触摸屏与ACR9000的连接 (16)ACR9000与伺服驱动器之间的连接 (17)其它信号线路 (18)电气线路连接 (18)本章小结 (18)第五章软件系统设计 (19)下位机软件开发 (19)ACR View开发环境介绍 (19)系统参数配置流程 (19)AcroBasic语言及相关编程介绍 (33)软件编写流程 (35)典型程序介绍 (35)运动监视、调试 (37) (42)EB8000开发软件介绍 (42) (43)本章小结 (44)第六章系统测试 (45)结束语 (46)致谢 (48)参考文献 (49)附录 (50)附录1. 控制柜电气线路连接图 (50)附录2. 调试过程图片 (51)附录3. 成品实物图 (52)附录4. 下位机程序 (52)第一章绪论研究背景所谓码垛就是按照集成单元化思想，将一件件物料按照一定的模式堆码成垛，以便使单元化的物垛实现存储、搬运、装卸运输等物流活动[1]。
物流堆垛机器人设计-开题报告
毕业设计（论文）开题报告1 选题背景及其意义随着机器人技术的发展，直角坐标机器人技术在物流堆垛上的使用越来越多。
直角坐标机器人作为执行机构，具用控制方便，执行动作灵活，可以实现复杂的空间轨迹控制。
直角坐标机器人是工业机器人的一种，它已经广泛的应用于自动化生产中，它具有结构简单，运动直观性强，坐标方向位置精度容易控制，漂浮物精度较高；制造安装高速方便，容易实现数字控制。
机器人的使用量增长的主要原因是价格不断降低。
在20世纪90年代的十年间，机器人价格降低而劳动力成本增加。
机器人不仅越来越便宜，而且它们在工业领域变得更加有效——速度更快、操作更准确、更富有柔性。
如果在成本统计中将质量因素考虑在内，应用机器人的成本将比它的实际下降快得多。
由于机器人作业变得愈加有效，而劳动力成本不断升高，因此工业中越来越多的作业更适合于应用机器人自动化，这是工业推动机器人发展的主要因素。
其次是非经济因素造成的，随着机器人作业能力的增强，它们可以完成更加危险或不可能完成的工作。
机器人的使用不仅提高生产了生产效率而且增强了工作范围。
在许多领域中用到机器人搬运，如在汽车制造、食品包装、化学医药、电子器件等。
而直角坐标机器人在码垛机和搬运机使用越来越多，其特点是负载范围大，小到几公斤，大到几吨；运行速度快，且速度可调整；动作灵活，可完成复杂的任务；可靠性高，维护简单。
2 文献综述（国内外研究现状与发展趋势）2.1 我国物流机器人发展的基本概况首先介绍一下工业机器人的由来，工业机器人诞生于20世纪60年代，在20世纪90年代得到迅速发展，是最先产业化的机器人技术。
它是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域。
它的出现是为了适应制造业规模化生产，解决单调重复的体力劳动和提高生产质量而代替人工作业。
在我国，工业机器人的真正使用到现在已经20多年了，已经基本实现了试验，引进到自主开发的转变，促进了我国制造业、勘探业等行业的发展，随着我国改革开放的逐渐深入，国内的工业机器人产业将面对越来越大的竞争与冲击，因此，掌握国内工业机器人市场的实际情况，把握我国工业机器人的相关技术与研究进度显得十分重要。
码垛机器人毕业设计开题报告拟解决的问题
文章标题：探讨码垛机器人毕业设计开题报告拟解决的问题一、引言码垛机器人作为自动化领域的一个重要应用，近年来在工业生产中扮演着越来越重要的角色。
而在码垛机器人毕业设计开题报告中，所拟解决的问题往往是该领域的热点和难点之一。
本文将从深度和广度两个方面探讨码垛机器人毕业设计开题报告拟解决的问题，以期为读者提供一些有价值的参考和启发。
二、深度探讨在码垛机器人毕业设计开题报告中，往往会涉及到一些深度的技术问题。
在实际生产中，码垛机器人的定位精度和抓取能力往往是制约其应用的关键因素之一。
在毕业设计的开题报告中，很可能会有针对这些问题的解决方案的探讨和设计。
另外，码垛机器人在实际使用中可能面临的复杂环境和不确定性因素也是一个需要深入研究的问题。
这些问题的解决方案将直接影响到码垛机器人的性能和稳定性，因此在开题报告中的深度探讨显得尤为重要。
三、广度探讨除了技术问题之外，码垛机器人毕业设计开题报告还可能涉及到一些广度方面的问题。
从工程实践的角度出发，如何将码垛机器人与现有的生产线进行有效的集成和优化，是一个需要广度思考的问题。
从经济效益的角度来看，如何在保证性能的前提下降低码垛机器人的成本，也是一个需要广度思考的问题。
这些问题的解决方案往往需要多方面的知识和经验，因此在开题报告中的广度探讨非常必要。
四、总结与回顾码垛机器人毕业设计开题报告所拟解决的问题涉及到技术、工程实践和经济效益等多方面的内容。
通过本文的深度和广度探讨，相信读者对于这些问题有了更加深入的理解。
未来，希望能有更多的研究者和工程师投入到这一领域，不断探索和创新，为码垛机器人的发展做出更大的贡献。
五、个人观点和理解作为本领域的从业者，个人认为码垛机器人在工业生产中的应用前景非常广阔。
通过不断地研究和创新，相信可以解决当前存在的各种问题，并取得更大的突破。
而在毕业设计开题报告中，对于这些问题的深度和广度思考，可以为学生提供更多的启发和指导，有助于培养他们的综合素质和创新能力。
09-10四自由度码垛机器人控制系统设计
四自由度码垛机器人控制系统设计一、四自由度码垛机器人简介随着科技工业自动化的发展,很多轻工业都相继通过自动化流水线作业.尤其是食品工厂,后道包装机械作业使用一些成套设备不仅效率提高几十倍,生产成本也降低了。
其中四自由度码垛机器人每天自动对1000箱食品进行托盘处理，这些码垛机器人夜以继日地工作，从不要求增加工资。
码垛机器人的应用越来越广。
码垛机器人配备有特殊定制设计的多功能抓取器，不管包装箱尺寸或重量如何，机器人都可以使用真空吸盘牢固地夹持和传送包装箱。
如图1所示，四自由度码垛机器人本体由腰部、大臂、小臂、腕部组成。
图1 码垛机器人简图腰部大臂小臂腕部如图2所示，码垛机器人具有独特的线性执行机构，使其保证了手部在水平与垂直方向的平行移动。
图2 码垛机器人的线性执行机构运动示意图此四自由度码垛机器人的应用案例如图3所示。
具有示教作业简单,现场操作简便。
图3 码垛机器人的应用案例二、四自由度码垛机器人控制要求及其控制方案1、控制要求如图1所示，四自由度码垛机器人的运动主要由控制腰部、大臂、小臂、腕部的驱动电机实现。
在此均采用松下A5伺服电机；抓取部件等其他辅助运动采用气动，由电磁阀动作来控制抓取部件的动作。
四自由度码垛机器人的运动控制系统主要包括感知部分、硬件部分和软件部分，其运动控制系统的主要任务是要控制此机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹以及作业流程等。
此外，还要求：1）防碰撞检测和在线编程控制,可以进行离线仿真；2）人机界面友善、高度可靠作性和安全性；3）便携式触摸屏示教器、全中文界面；4）利用使能开关双电路设计使在紧急状态下自动切断伺服动作，从而保证安全。
2、控制方案控制方案1：基于PLC的运动控制方案基于PLC的机器人运动控制系统，一般利用触摸屏进行人机交互。
在触摸屏上的人机界面，由组态软件编写人机操作界面实现人机交互；PLC则通过I/O 模块与码垛机器人以及现场设备通信并实现控制，通过接受PLC的控制命令，实现机器人及其周边、物流设备的启停与协调，同时将码垛机器人及其周边、物流设备的运行状态返回给PLC。
码垛机器人机械臂仿真控制系统设计与实现
码垛机器人机械臂仿真控制系统设计与实现常宏斌【摘要】随着科技的飞速发展，企业的生产能力大幅提高，传统的人工码垛已经不能满足企业对物流的需求，码垛机器人技术应运而生。
高效率的码垛能够大大节省物流时间，提高工作效率。
系统利用四轴码垛机械臂仿真控制软件实际控制一台小型的关节型四轴码垛机械臂。
机械臂利用舵机作为执行元件，DSP作为控制器控制舵机运动。
仿真控制软件根据规划的路径计算出码垛过程中舵机运行的角度，通过串口通信将角度数据传递给DSP，DSP控制舵机的运行并带动码垛机械臂实现码垛功能。
%With the rapid development of technology,the production capacity of enterprises is increased substantially. The traditional manual palletizing can′t meet the logistics demand of enterprises,so the palletizing robot technology comes into being. The efficient palletizing can save logistics time and improve working efficiency greatly. The simulation control software of four⁃axis palletizing robot arm is used to control a small four⁃axis palletizing robot arm with joints. The servo is taken as the actuator of four⁃axis palletizing robot arm,and DSP is taken as the controller to control the servo moving. The simulation control software is used to calculate the angle of servo moving in palletizing process according to the planning route,and pass the angle data to DSP through the serial ports. The DSP can control servo running and drive the palletizing robot arm for palletizing function realization.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2016(039)019【总页数】5页(P174-178)【关键词】四轴码垛机械臂;OpenGL;DSP;MFC【作者】常宏斌【作者单位】贺州学院机电学院，广西贺州 542899【正文语种】中文【中图分类】TN876-34;TM417人工码垛存在效率较低，浪费大量人力资源，机械地重复性劳动损害身体健康等缺点。
四自由度码垛机器人的控制系统设计
• 160•四自由度码垛机器人的控制系统设计湖南工业大学 胡云飞 谭会生 于雪锋 逯真真【摘要】针对码垛机器人的功能要求，提出了一种码垛机器人控制系统的设计方案。
首先分析了码垛机器人的机械结构，然后分别对控制系统的软件和硬件结构进行研究设计。
本方案采用ARM +FPGA为控制核心，采用Linux操作系统和Qt界面，并采用闭环PID算法，实现对交流伺服电机的位置控制。
【关键词】码垛机器人；ARM +FPGA；Linux操作系统；Qt界面；闭环PID算法1 引言随着自动化技术的发展，自动化技术在工业生产中的应用也越来越广泛，使得传统的劳动密集型产业逐步被自动化生产所取代，码垛机器人在工业生产中的应用就是其中的一种突出表现。
由于码垛机器人具有占地面积小、作业范围广、多生产线作业等特点[1]，因此通过采用码垛机器人代替人工作业，不仅可以提高工作效率、节省劳动成本[2]，而且提高了物流产业的自动化程度，使得物流产业向着更加高效的方向发展。
因此，本文将对码垛机器人的控制系统设计进行研究。
2 机器人的机构类型本文所研究的码垛机器人的机械类型为圆柱坐标型，其机械结构如图1所示。
由图可知，码垛机器人有四个自由度，分别是基座旋转、水平移动、垂直移动和端拾器旋转[3]。
机器人在工作时，其工作范围构成一圆柱形空间，在此将基座旋转轴定义为S 轴，肘部水平移动轴定义为U 轴，肩部垂直移动轴定义为L 轴，腕部端拾器旋转轴定义为T 轴。
故此类型的码垛机器人空间坐标可以用M(r ，θ，z ，α)形式表示，其中r 代表U 轴的位移量，θ代表S 轴旋转角度，z 代表L 轴位移量，α代表T 轴旋转角度。
以上4个关节运动轴全部采用交流伺服电机人的路径规划和产生用于驱动伺服电机的变频脉冲信号，进而实现机器人控制系统的再现功能。
3.3 示教盒示教盒的主体也是由嵌入式ARM 板构成，其任务是对人机界面进行运行管理，将机器人的状态信息呈现给操作者，实现操作者与机器人之间的交互功能。
码垛机器人毕业设计开题报告拟解决的问题
码垛机器人毕业设计开题报告拟解决的问题【开题报告】码垛机器人毕业设计拟解决的问题引言在物流行业，码垛是一项需要高度准确和高效率的任务。
传统的码垛工作通常需要人工参与，但随着机器人和自动化技术的不断发展，码垛机器人已经成为了一个备受关注的领域。
本次毕业设计旨在设计一款高性能的码垛机器人，并解决与之相关的一些重要问题。
本文将对该课题展开深入的探讨。
一、问题概述码垛机器人在现代物流中的应用已经变得越来越广泛，但目前仍然存在一些问题需要解决。
以下是本次毕业设计拟解决的主要问题：1. 码垛任务的高效性：传统的码垛工作需要大量人工参与，而且速度较慢。
如何设计一款高效率的码垛机器人，以提高码垛任务的整体效率，是本次设计的首要问题。
2. 码垛准确性：由于码垛涉及到货物的摆放和排列，准确性是一个重要的指标。
如何确保机器人在进行码垛任务时具有精准的定位和操作能力，是设计过程中需要解决的关键问题。
3. 码垛安全性：在进行码垛任务时，机器人需要与人类操作员或其他设备进行协同工作，因此安全性是一项不可忽视的问题。
如何设计一种既能高效完成任务又能保障人员安全的码垛机器人是本次设计需要解决的重要问题。
二、解决方案在解决上述问题的过程中，我们将采取以下的策略和措施：1. 硬件设计：为了实现高效的码垛任务，我们将设计一种能够提供稳定且高速运动的机器人平台。
该平台将采用先进的传感器技术和控制系统，以实现精确的定位和操作能力。
2. 软件开发：我们将开发一种智能算法，以提高机器人对目标物体的感知和识别能力。
通过深度学习和图像处理技术，机器人将能够准确地确定货物的位置和姿态，并进行相应的码垛操作。
3. 安全机制：为了保障码垛过程中的安全性，我们将设计一套完善的安全措施。
通过传感器和摄像头来监测周围环境，以及设置紧急停止按钮和报警系统等，以确保操作员和机器人的安全。
4. 性能评估：在设计完成后，我们将对该码垛机器人进行全面的性能评估。
通过模拟和实验，我们将评估机器人在高效性、准确性和安全性等方面的表现，并根据评估结果进行适当的优化和改进。
四轴机器人控制系统设计
四轴机器人控制系统设计对于四轴机器人来说，其控制系统的设计是非常关键的，它直接决定了机器人的运动能力和灵活性。
在这篇文章中，我将介绍一个基于传感器和控制器的四轴机器人控制系统设计。
1.机器人传感器系统设计机器人传感器系统是机器人控制系统中非常重要的一部分，它用于获取机器人周围环境的信息。
对于四轴机器人来说，常用的传感器包括：陀螺仪、加速度计、视觉传感器和传感器阵列。
陀螺仪和加速度计用于测量机器人的角速度和线加速度，从而实现机器人的姿态控制和运动控制。
视觉传感器可以用于机器人的定位和目标识别，传感器阵列可以用于多点触摸控制。
这些传感器通过与机器人控制器的连接，将环境信息传递给控制系统。
2.机器人控制器设计机器人控制器是机器人控制系统的核心部分，其功能是根据传感器获取的信息，对机器人进行运动规划和控制。
对于四轴机器人来说，常用的控制器包括：微控制器、嵌入式系统和计算机控制器。
微控制器通常集成在机器人本体中，用于控制机器人的基本运动，如平稳起飞和降落、悬停和飞行姿态的调整。
嵌入式系统通常用于更复杂的运动控制和算法运算，如路径规划和动力学模型控制。
计算机控制器通常集中在地面站，用于远程控制和监控机器人的运动。
这些控制器通过与传感器和执行器的连接，实现机器人的运动控制。
3.机器人执行器设计机器人执行器负责将机器人控制器生成的控制信号转化为机械运动。
对于四轴机器人来说，常用的执行器是无刷直流电机和螺旋桨。
无刷直流电机用于控制机器人的姿态和动作，螺旋桨用于控制机器人的飞行。
这些执行器通过与机器人控制器的连接，实现机器人的运动控制。
4.机器人运动规划和控制算法设计机器人的运动规划和控制算法是机器人控制系统中非常关键的一部分，它决定了机器人的运动能力和灵活性。
对于四轴机器人来说，常用的运动规划和控制算法包括：PID控制算法、LQR控制算法、轨迹规划算法和模型预测控制算法。
PID控制算法用于实现机器人的姿态控制和飞行稳定；LQR控制算法用于实现机器人的姿态和位置控制；轨迹规划算法用于实现机器人的路径规划和动作顺序控制；模型预测控制算法用于实现机器人的非线性控制和优化控制。