基于PLC控制的闭合运动链机械手
基于PLC的机械手控制设计
基于PLC的机械手控制设计PLC是可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller）的缩写，是一种广泛应用于工厂自动化领域的控制设备。
基于PLC的机械手控制设计是利用PLC来控制机械手的运动和动作，实现对机械手的自动化控制。
机械手是一种可以代替人手进行物体抓取和搬运的装置，广泛应用于工厂生产线和物流仓储等领域。
传统的机械手控制方法一般采用电气控制和传感器控制相结合的方式，操作复杂且效率低下。
而基于PLC的机械手控制设计可以实现控制逻辑的编程化，更加灵活和智能。
1. 信号输入与输出：PLC通过数字输入输出模块与机械手的传感器和执行器进行连接，用于接收机械手的位置、速度、力矩等信息，并控制机械手的动作。
PLC还可以通过模拟输入输出模块与机械手的模拟信号进行交互，如控制机械手的速度和运动轨迹等。
2. 控制逻辑编程：PLC的控制逻辑编程是基于图形化编程语言LD（Ladder Diagram）进行的。
LD类似于电气控制中的接线图，通过连接逻辑元件（如触发器、计数器、定时器等）来实现控制逻辑的编写。
根据机械手的工作流程和要求，设计合理的控制逻辑，如抓取、放置、旋转等。
3. 运动控制：基于PLC的机械手控制设计主要通过PLC与机械手的伺服系统进行通讯来控制机械手的运动。
伺服系统一般包括伺服电机、编码器和驱动器等组件。
通过PLC对伺服系统的控制，可以实现机械手的精确定位和运动轨迹控制，确保机械手的准确抓取和放置。
4. 安全保护：基于PLC的机械手控制设计还需要考虑机械手的安全保护。
通过PLC与安全传感器和安全继电器进行连接，实时监测机械手的工作状态，当机械手发生异常或出现危险情况时，立即停止机械手的动作，保证操作人员的安全。
除了上述几个方面，基于PLC的机械手控制设计还需要考虑其他因素，如控制系统的稳定性、实时性和可靠性等。
还需要根据具体应用场景的要求，设计合适的控制策略和算法，优化机械手的控制性能和工作效率。
基于PLC控制的机械手设计(毕业论文)第二章 PLC机械运动控制手
第二章 PLC机械运动控制手2.1 机械手工作原理机械手主要由执行机构．驱动机构和控制系统组成，机械手的执行机构又包括手部、手臂和躯干。
手部安装在最前端，主要是用来准确的抓取搬移工件，手臂的作用是用来辅助手部准确的抓住工件并能够转移到所需要的位置，机械手的运动有两种：一个是上下直线运动，另一个是左右直线运动。
因此其必须安装有液压缸、电液脉冲马达、电磁阀等作为其执行机构的动力部分或辅助系统。
驱动机构主要有四种：液压驱动、气压驱动、电气驱动和机械驱动。
其主要以电气和气压驱动为主，只有少量的运用液压和机械驱动。
本课题采用的机械手全部动作由汽缸驱动，而汽缸又由相应的电磁阀控制。
而电磁式继电器广泛用于电力拖动控制系统中，其结构及工作原理与接触器类似，也是由电磁机构和触点系统组成。
继电器只能用于切换电流较小的控制电路或保护电路(各触点允许通过的电流多为5A)，继电器可对多种输入信号量的变化作出反映，起工作原理为上升/下降和左移/右移分别由双线圈二位电磁阀控制。
例如，当下降电磁阀通电时，机械手下降；当下降电磁阀断电时，机械手停止下降，但保持现有动作状态。
只有在上身电磁阀通电时，机械手才上升；当上身电磁阀断电时，机械手停止上升。
同样，左移/右移分别由座椅电磁阀和右移电磁阀控制，机械手的放松/夹紧由一个单线圈二位电磁阀控制，该线圈通电时，机械手夹紧；该线圈断电时，机械手放松。
机械手的工作机构手部、手臂和躯干，手部主要采用电气传动，而抓取机构主要采用气压传动，机械手的是抓取工件要准确迅速的抓起是设计的最起码的要求。
当我们设计手爪时，首先要知道机械手的坐标形式、运动的速度和加速度的具体要求，还要考虑被夹紧的物体的重量、大小和惯性来计算。
同时还要考虑手爪的开口尺寸，以保证有足够的开口来抓取工件。
为了防止工件在被夹紧是有损坏，所以我们要在手爪的接触部分加上弹性棉垫。
为了防止电源临时出现故障。
所以我们应该对其工件加以保护。
基于PLC的工业机械手运动控制系统设计
基于PLC的工业机械手运动控制系统设计基于PLC的工业机械手运动控制系统设计摘要：随着现代工业的发展和自动化水平的提高，工业机械手在生产线上的应用越来越广泛。
为了实现机械手的精确运动控制，保证其稳定性和可靠性，本文基于PLC技术，设计了一种工业机械手运动控制系统。
通过分析机械手的运动特点，建立动力学模型，并结合PLC的运动控制功能，实现机械手的运动规划和运动控制。
实验结果表明，该系统能够实现工业机械手的准确控制和高效运动。
一、引言工业机械手在现代工业生产中扮演着越来越重要的角色，能够代替人工完成重复性高、危险性大的作业任务。
在机械手的运动控制中，精确控制和灵活性是关键。
传统的机械手控制方法往往采用脉冲信号生成器和运动控制卡等设备，但其结构复杂、成本较高，限制了机械手的应用范围。
而基于PLC的机械手运动控制系统，通过集中控制单元实现运动规划和控制，在实际应用中具有更高的可靠性和灵活性。
二、工业机械手系统架构工业机械手系统由机械手本体、传感器、PLC控制器和人机界面组成。
机械手本体包含关节、链杆和末端执行器等部分，通过传感器获取位置信息反馈给PLC控制器，PLC控制器根据算法处理并给出控制指令，通过驱动装置控制机械手运动。
三、机械手运动控制算法机械手运动控制算法是整个系统的核心。
首先，根据机械手的动力学特性建立数学模型，包括机械手的运动学方程和动力学方程。
然后，通过运动规划算法确定机械手的运动轨迹和速度。
最后，根据运动规划结果，设计控制算法，包括位置控制、速度控制和力控制等。
这些算法都运行在PLC控制器上，实时反馈机械手的动态信息，并动态调整控制指令，实现机械手的精确运动控制。
四、PLC控制器硬件设计PLC控制器是整个系统的核心控制单元，负责接收和处理传感器的反馈信号，并输出控制指令控制机械手运动。
在硬件设计中，PLC控制器采用高性能的工控机和专用运动控制卡结合的形式，通过高速数据总线连接，并与传感器和执行器交互。
基于plc控制的机械手设计
基于PLC控制的机械手设计引言PLC（可编程逻辑控制器）是一种被广泛应用于工业自动化系统的控制器。
它以可编程的方式控制工业过程中的各种设备和机械。
机械手是一种常见的自动化设备，广泛应用于工业领域。
本文将介绍基于PLC控制的机械手设计，包括系统的硬件组成、PLC程序设计和系统的工作原理。
硬件组成基于PLC控制的机械手系统包括以下硬件组成部分：1.PLC控制器：PLC控制器是系统的核心部分，负责接收和处理输入信号，并控制输出设备的操作。
常见的PLC控制器有西门子、施耐德等品牌。
2.机械手：机械手是系统的执行部分，负责完成各种任务，如抓取、搬运等。
它通常由电动机、传动装置、执行器等组成。
3.传感器：传感器用于检测和监测系统的状态和环境变量。
常见的传感器有接近传感器、压力传感器、温度传感器等。
4.输入设备：输入设备用于向系统提供操作信号和参数设置，如按钮、开关等。
5.输出设备：输出设备用于显示系统状态或输出结果，如指示灯、显示屏等。
PLC程序设计PLC程序是由一系列指令组成的，用于控制PLC控制器。
以下是基于PLC控制的机械手系统的PLC程序设计步骤：1.确定系统的需求和功能：首先需要确定机械手的具体需求和功能，如抓取物体的方式、搬运的速度等。
2.设计输入和输出信号：根据系统需求，确定输入和输出信号的类型和数量。
输入信号可以是按钮的状态、传感器的检测结果等，输出信号可以控制机械手的运动和执行动作。
3.设计PLC程序逻辑：根据系统需求和硬件组成，设计PLC程序的逻辑。
逻辑可以使用Ladder Diagram、Function Block Diagram等可视化编程语言进行描述。
4.编写PLC程序：根据设计的逻辑，使用PLC编程软件编写PLC程序。
编写过程中需要考虑安全性、可靠性和性能等方面。
5.调试和测试：将编写好的PLC程序下载到PLC控制器中，并进行调试和测试。
调试过程中需要检查各个输入和输出设备是否正常工作，是否满足系统的需求和功能。
毕业设计基于plc控制的机械手毕业设计
(六)军事工程及生物医学方面的研究和试验。
第二节
机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度 。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机 械手设计的关 键参数。自由 度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度。控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。控制系统的核心通常是由单片机或DSP等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能设置了停电保持器件（如备用电池），以保证断电后这部分存储器中的信息不会丢失。
（十)故障诊断功能
PLC可对系统组成、某些硬件状态及指令的合法性等进行自诊断，发现异常情况，发出报警并显示错误类型，如属严重错误则自动终止运行。
二、
PLC作为通用工业控制计算机，30年来，可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃，其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步，其领域从小到大，实现了单体设备控制到胜任运动控制、过程控制、及集散控制等各种任务的跨越，今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用，主要特点有：可靠性高，抗干扰能力强，能适应工厂环境。
1、肩的前后动作
2、肘的上下动作
3、腕(手)的动作
控制系统采用西门子PLC控制。运动形式:动力上下、左右两个自由度运动，均由两个液压伺服系统控制两个系统均为具有位置及动压反馈的闭环系统。
基于PLC的工业机械手运动控制系统设计
基于PLC的工业机械手运动控制系统设计摘要：工业机械手作为现代工业自动化生产线的重要组成部分，其运动控制系统的设计与性能直接关系到生产效率和产品质量。
本文以基于可编程逻辑控制器（PLC）的工业机械手运动控制系统为研究对象，详细介绍了系统的设计原理、硬件组成和软件编程。
1. 引言工业机械手广泛应用于汽车制造、电子制造、食品加工等行业中，具有高效、精准、可靠等特点。
其运动控制系统是实现机械手各个关节运动的核心技术之一。
传统的机械手运动控制系统一般采用专用的控制器，但存在成本高、功能受限、维护困难等问题。
而基于PLC的工业机械手运动控制系统则能够充分发挥PLC可编程性、灵活性和可扩展性的优势，成为一种较为理想的解决方案。
2. 系统设计原理基于PLC的工业机械手运动控制系统主要由PLC、编码器、伺服电机和执行机构等组成。
PLC作为系统的核心控制部分，通过读取编码器获得机械手各个关节的位置信息，并根据预设的运动轨迹和动作规划算法来生成相应的运动控制信号，控制伺服电机驱动机械手完成相应的动作。
3. 硬件组成硬件方面，系统主要由三个模块组成：输入模块、输出模块和中央处理器模块。
输入模块负责采集编码器的位置信号以及其他传感器信号，输出模块则负责控制伺服电机的运动，中央处理器模块则负责实时控制与算法的执行。
此外，系统还需要具备较高的通信速率和稳定性，以确保传感器信号和控制信号的准确传输。
4. 软件编程在软件层面，系统需要完成以下几个主要功能模块的设计和开发：位置信息读取模块、运动轨迹规划模块、动作控制模块和异常处理模块。
位置信息读取模块负责从编码器中读取关节位置信息，并将其传输给中央处理器模块进行后续计算；运动轨迹规划模块则负责根据给定的目标位置生成相应的运动轨迹；动作控制模块则负责生成相应的控制信号，驱动伺服电机运动；异常处理模块则负责处理异常情况，如碰撞检测、电机故障等。
5. 系统性能和应用基于PLC的工业机械手运动控制系统具有较高的灵活性、可编程性和可扩展性，能够方便地适应不同的工艺要求和生产场景。
基于PLC的机械手控制设计
基于PLC的机械手控制设计一、绪论机械手是一种可以模仿人手操作的自动化机器。
它可以完成不同的工作任务，提高生产效率，减少劳动力成本。
在许多工业领域，机械手已经成为不可或缺的设备。
PLC（可编程逻辑控制器）是一种常用的自动化控制设备，它具有强大的逻辑计算和控制能力。
将机械手与PLC结合起来，可以实现对机械手的精确控制，提高其工作效率及安全性。
本文将讨论基于PLC的机械手控制设计，包括硬件设计、软件设计和控制实现。
二、硬件设计1. 机械手结构设计机械手的结构设计是机械手控制系统的基础。
一般来说，机械手的结构包括电机、传动装置、执行器、传感器等部件。
在进行硬件设计时，需要根据具体的工作任务和要求选择合适的机械手结构。
为了能够更好地与PLC进行配合，需要考虑机械手各部件的接口和通信方式。
2. PLC选择及接口设计PLC的选择直接影响到机械手控制系统的性能和稳定性。
在选择PLC时，需要考虑其输入/输出接口数量、通信接口标准、逻辑控制能力等方面的性能指标。
还需要根据机械手的具体结构和控制要求设计合适的PLC接口，以便实现PLC与机械手的连接和控制。
3. 传感器设计传感器在机械手控制系统中起着至关重要的作用。
传感器可以用来检测机械手的位置、姿态、力度等信息，并将这些信息传输给PLC，从而实现对机械手的实时监控和控制。
在硬件设计中，需要选择合适的传感器类型和布置位置，并设计相应的传感器接口电路，以确保传感器能够准确地获取所需的信息并与PLC进行通信。
三、软件设计1. PLC编程PLC的编程是机械手控制系统中的核心环节。
在进行PLC编程时，需要根据机械手的控制逻辑和工作流程，设计相应的控制程序。
控制程序包括逻辑控制部分、任务调度部分、通信控制部分等。
在设计控制程序时，需要考虑机械手的运动规划、安全控制、故障处理等方面的要求，以确保机械手能够安全、快速、准确地完成工作任务。
2. HMI设计HMI（人机界面）是机械手控制系统的另一个重要组成部分。
基于plc控制的机械手的设计
基于plc控制的机械手的设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：毕业设计（论文）题目：基于plc控制的机械手的设计系部：信息技术专业：电气自动化学号：100310227学生姓名：苏正荃导师姓名：林晓东导师职称：电气自动化教研室二○一三年一月内容摘要及关键词：【摘要】：在工业生产和其他领域内,由于工作的需要，人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度,甚至于危及生命。
自从机械手问世以来，相应的各种难题迎刃而解.机械手可在空间抓、放、搬运物体，动作灵活多样，适用于可变换生产品种的中、小批量自动化生产，广泛应用于柔性自动线.机械手一般由耐高温,抗腐蚀的材料制成，以适应现场恶劣的环境，大大降低了工人的劳动强度，提高了工作效率.机械手是工业机器人的重要组成部分，在很多情况下它就可以称为工业机器人。
工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。
可编程控制器是继电器控制和计算机控制出上开发的产品，逐渐发展成以微器处理为核心把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。
本文应用三菱公司生产的可编程控制器FX系列PLC，实现机械手搬运控制系统，该系统充分利用了可编程控制器（PLC）控制功能。
使该系统可靠稳定，时期功能范围得到广泛应用。
【关键词】：材料搬运；可编程控制器PLC ；机械手;限位开关目录第一章前言 (8)1.1课题研究目的及意义 (8)1.2国内外机械手研究概况 (9)1。
3课题研究的内容 (10)第二章 PLC及机械手的介绍及选择 (11)2.1。
可编程控制器PLC (11)2。
1.1 PLC 慨况 (11)2。
1。
2 PLC的结构及基本配置 (12)2。
1。
3 PLC的选型 (16)2.2机械手 (19)2。
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基于PLC控制的闭合运动链机械手摘要：本文描述了一个基于可编程逻辑控制器（PLC）硬件平台上的机器人控制系统的设计与实现。
这个控制机器人是一个拥有4自由度（DOF）的闭合运动链机械手，它被设计用于包装生产单元中，来实现高性能取放的工作。
控制软件是完全基于商业开发的PLC系统，可以使用它标准的编程工具和具有多任务功能的操作系统。
特别是，本文详细分析了在此类应用中，相对于许多专门硬件或工业计算机的共同选择中，选择标准PLC的优缺点，特别强调了应用提出的控制体系结构，所能够获得的计算性能方面。
1.引言机械手广泛地应用在包装工厂，尤其是在进行取放操作和箱灌装方面。
特别是在像饼干、糖果之类的小食品生产上，由于它的生产空间相对较小，要求装备具有循环周期短和运动控制精确的高性能机器人。
这种性能可以通过轻质并联驱动器或增量式运动来得到。
众所周知，它的优势在于减少运动的质量和惯量。
这种机器人的一种典型的例子是由ABB生产FlexPicker IRB340，这实际上是一个有4个自由度（DOF）的三角机器人。
IRB340或包含视觉系统的类似机器人的一个典型工作单元是为了在传输带上识别和定位大量无序的产品。
关于控制系统，比如像ABB提出的一个商业化的解决方案，是基于专业目的的硬件和软件。
因此，这种机器人控制系统是一种封闭的系统，用户在没有来自制造商专业技术的支持下是无法进行功能扩展的。
由于一个额外的、面向应用的机器人系统的集成，其工具和功能往往需要开发软、硬件来与基本机器人的运动控制系统密切匹配，所以客户常常对开放性的机器人控制器进行搜索。
事实上，无论是在学术发展项目或来自商业机器人制造商，许多机器人控制的开放性构架被提到。
在大多数情况下，这些架构能够利用基于个人计算机（PC）的硬件平台的优势。
一方面，由于高级语言和精心设计的集成开发环境（IDE）的出现，将个人计算机用于机器人控制，从而降低了软件开发成本。
另一方面，由于标准的个人计算机缺乏在恶劣的工业环境下所需的可靠性，所以使得需要更多保护的情况下，使用更强大的电子组件实际上增加了基于个人计算机的机器人控制器的最终成本。
可编程逻辑控制器(PLC)作为一种可代替的控制装置，由于其具有鲁棒性，合理的成本和易用性，从而在工业自动化领域中起着主导性作用。
PLC 内部电子元件的选定是依据其可靠性和在市场上的坚实存在，而不是它的性能。
由于这个原因，PLC 通常被认为是低级别的系统，其主要目的是控制简单的布尔信号（即离散控制和排序），并监督工厂和操作者的安全和完整性。
然而，现代的PLC 在机器人控制中，拥有足够的时间计算带宽来执行复杂的数学计算及其编程语言（即符合IEC61131-3[5]）轻松实现任何一种算法。
此外，即使大多数的PLC 只支持其专有的集成开发环境，但该特定的集成开发环境，总是可以上传控制器的用户软件和修改它。
这是那些编译成可执行程序的软件的个人计算机系统所无法实现的。
因此，PLC 程序可以由最终用户更新和延长，甚至没有原始的源代码，这使得PLC 成为“开放式”系统。
尽管这些功能，在基于PLC 控制系统的机器人中是十分罕见的，一般来说，仅仅限于简单的直角或龙门式结构。
在本文中，我们的目的是要展示其商业PLC 和多任务操作系统的强大能力，有足够力量去实现机器人的控制系统，包括逆运动学，在线轨迹规划及视觉系统的集成。
事实上，在本文中描述的机器人平台被设计用来取放小食品，其应用程序的功能如前所述。
本文的其余部分组织如下：第二部分介绍了机器人运动学，第三部分提供了有关轨迹生成详细解决方案，而第四和第五描述了硬件结构和控制系统的软件实现。
第六部分将发表实验研究结果。
2.机器人运动学在这项研究中考虑的机器人是一种具有4自由度的封闭运动链机械手。
在高速运动和高刚度的场合下通常采用封闭链解决方案，因为它可以减少上部链接的惯性。
具有类似结构的机器人运动学的例子是Asada 的半直驱机器人[6]和ABB IRB 660[7]。
特别是如图1所示，在研究的机器人的示意图，其中只突出有三个主要的自由度。
完整的机器人机械设计包括一个三连杆机构，约束了手爪能始终平行于XY 平面，第四个自由度是围绕将到来的器械的轴的旋转运动。
下面，我们仅考虑三自由度直角坐标与空间定位来分析机器人的逆运动学，因此，我们定义：T 32 1T z y x ] [ q ;]p p [p p θθθ==(1)分别为工作区位置矢量和关节空间位置矢量。
为了确定逆运动学函数q=f(p)，我们先标记如下的机器人链接：如图1所示，L 1是第一个来自基体的上部肘结构连接。
L 2串联连接到L 1，而L 3和L 4构成了第二个串行链，如图1所示为下部肘结构。
然后，我们分别定义l 1，l 2，l 3和l 4的链接长度。
由于l 1=l 4，在下面我们将只使用了两个量值中的第一种。
另外一种的位移量需要有从爪到图1.机器人运动学结构基体的距离和从爪到Z 轴的距离的运动学分析。
给定的P 点和P 在平面上的投影点与XY 面相平行。
这些量值可以分别定义为：222||||z y x p p p P ++=；22'||||y x p p P +=(2)通过下面的公式可以简单地得到基体连接的位置：)arctan(3x yp p =θ(3)当然，这四个象限的反正切值必须用于θ3的正确计算。
对其余的运动学分析类似于一个简单的二自由度平面机械手。
事实上，如果我们考虑角度σ、β和γ，我们可以从任何机器人教科书上得到如下公式：)||'||arctan(z p P =α(4)并在由L 1、L 2以及手爪到基体的连线所组成的三角形中应用卡诺定理:)2||||arccos(2122221l l P l l -+=γ(5)最后，我们注意到，β是通过L 1适当延长得到的一个直角三角形的角度，于是，经过少量计算可得到：)||||cos arccos(2122P l l γβ-=(6)然而，最终逆运动学的解决方案不同于标准2自由度的平面机器人，这是因为它受到封闭运动链施加的完整约束。
由这些制约因素推导的运动学分析解决方案如下：βαθ-=2(7)以及：)(21πγθθ--=(8)3.轨迹生成在机器人学中，一个根本的问题是（平滑）轨迹的生成。
像在焊接或喷漆这样的工业应用中，机器人运动的任务通常要预先规划工作空间，通过示教模式定位或部分由给定的CAD 设计进行处理。
所以，这样昂贵的插值计算方法（即样条曲线）可以很容易被采纳。
离线轨迹规划的结果可以存储在机器人控制器的数据表中，然后在需要时执行。
但是，在引言中提到的应用程序的领域（即小食品包装）需要机器人能够按给定的但又未必是恒定的速度在传送带上追踪对象，无论是抓取还是摆放作业。
因为对象达到传送带时可能是无序或变速的，所以为了正确地跟踪对象，机器人的轨迹必须始终在线生成。
但是，在这个项目中，考虑到其软件实施将会在商业化PLC 中执行，所以必须把轨迹生成算法的计算成本保持在一个合理水平。
在机器人控制在线轨迹生成的文献中，有许多方法被提及，我们选择遵循在文献[8]中所描述的那一个。
在参考文献中，光滑轨迹是由一变结构（VS）系统生成的。
该系统是一种被用于粗略（如步骤，斜道）参考轨迹中的非线性滤波器。
如图2所示，在考虑到采样时间T 是离散的情况下，VS 系统生成的轨迹采用双积分和非线性控制组成，以保证有界输出导数（即速度和加速度）和最短的时间响应。
同样的原则在文献[9]中因为冲击的限制而得到了进一步扩展，但在后者的参考文献中，其控制器的复杂程度比较高，所以我们倾向于基本的解决方法。
VS 控制器在每个采样瞬间接收以下输入：粗糙的参考信号r n ,极限值U （用于加速度）和M x .（用于速度），上一个样本的输出速度n x .和位置x n 。
图2.用于轨迹生成的非线性框图下面的控制公式[8]是根据滑动模式[10]的原则设计的：2])([1)(..TU x sign x sign Usat u M n n n n -++-=σσ(9)其中σn 的功能是跟踪误差，它的导数定义了滑动面，使之对于数学计算尤其简单，但是要保证x n 在最短的时间里到达r n ，需要对最大加速度和速度进行适当的限制，并要跟踪它是否过冲，如图3.所示。
图2的两个积分有不同的结构：当u n 是常数时，要保证连续时间系统相同的动态行为，这个选择有必要的（见文献[8]）。
图3.参考轨迹跟踪的非线性滤波为了在机器人任务中应用这种非线性滤波，有必要对运动轨迹生成的空间做评估。
如果考虑到关节空间，根据扭矩和速度方面的限制，可用U 和M x .的边界导数动态地定义每个执行机构。
在关节空间的轨迹可能会导致工作区的工具出现不良现象，甚至出现产品掉落。
事实上，在应用领域中最常见的处理产品的方式是通过真空钳子的方法。
当产品的表面有皱纹时（如饼干），使用这种方法的有效性是有限的。
因此，我们选择在直角坐标系中用非线性滤波来产生轨迹，这样加速度和速度的动态范围就可以根据在产品和爪接触面之间预期的库仑摩擦力进行设定，用来保证稳定地抓取产品。
4.控制系统结构所提出的控制系统的硬件体系结构是基于由Allen-Bradley 制造的商业PLC，一个CompactLogix 1768-L43[11]，一个用于三相永磁无刷电机（PM ）[12]的Kinetix 6000伺服驱动系统以及基于康耐视InSight 5000系列照相机的具有集成数字信号处理器（DSP ）[13]的视觉系统。
PLC 具有集成运动控制功能，这意味着它的固件能够管理并产生多达16个轴的运动轮廓。
由PLC 生成的运动轮廓通过Sercos 接口通信线路传送到Kinetix 驱动系统，用更高的采样率（250μs ）执行精细的轮廓插补。
PLC 生成轮廓的采样率取决于受控轴的总数及它的运动控制任务配置的执行周期。
在此应用中，这周期一直固定在6毫秒。
视觉系统与PLC 的通信通过以太网/IP（工业协议）相联系，这是一份应用层协议，用于工业控制器和保证软件实时工作性能之间的循环或基于消息的I/O 数据交换。
虽然该完整的控制系统的精确成本无法再本文中公布。
但是，仍可以预测到此项方案的花费将比由ABB 制造的商业控制器（即运行有Robotware 实时操作系统的IRC5）或库卡机器人（带有虚拟化软件RTOS-VM 的KR-C2，允许VxWorks 、Windows CE 或QNX 作为实时操作系统和Windows XP 一起运行在相同的机器上）低一半以上。
5.软件实现Allen-Bradley PLC 允许编制IEC61131-3语言中的任何用户代码。
此外，由于叫做例程的组织单元的作用，它允许定义模块化软件、程序和附加说明。