智能机械臂视觉搬运装置-学生指导手册

智能机械臂视觉搬运装置

学生指导手册余任冲项目化教学法

作者：余任冲老师

2019.05智能机械臂视觉搬运装置学员手册

1前言

2项目化方法的理念

3项目说明

3.1功能说明

3.2总图纸

3.3总零件明细表

4机械

4.1任务说明

4.2机械加工零件

4.3图纸

4.4资质模块

4.5引导问题

4.6工作计划

4.7文件

4.8检查表和评分表

5气动

5.1任务说明

5.2气动图

5.3资质模块

5.4引导问题

5.5工作计划

5.6文件

5.7检查表和评分表

6电气

6.1任务说明

6.2电路图/端口图

6.3资质模块

6.4引导问题

6.5工作计划

6.6文件

6.7检查表和评分表

7智能机器人软件

7.1任务说明

7.2工艺草图

7.3资质模块智能机械臂视觉搬运装置学员手册

7.4智能机器人软件界面操作

7.5引导问题

7.6工作计划

7.7工作页指令表

7.8工作页功能图

7.9工作页程序

7.10文件

7.11检查表和评分表

8.调试

8.1任务说明

8.2资质模块

8.3引导问题

8.4工作计划

8.5调试记录

8.6文件智能机械臂视觉搬运装置学习手册

11前言

以问题为导向型的学习，是一种以学生为中心、以行为为导向型的学习方法。学习者要

根据所提出的源自学习和工作中出现的问题寻找解决方案，还要对问题进行衍生和推导。

以问题为导向的学习可以锻炼学生的创新能力和解决问题的能力，还能使学生的学习能力得

到加强。

案例教学法的出发点是工作中的真实事件，这个案例包含一个或者多个问题场景，学习

者通过对照分析进行问题解决。对于这些复杂的问题，要对其解决方案进行寻找、讨论、阐

述和辩驳：.通过对接近显示的案例的解决，推动了对工作中实践认识学习过程，对职业生

活中的实践做好了准备。

通过对案例已经情形的分析，学员可以自己控制要求的层次。重要的是要求学员自己完

成任务，通过学习目标的不同，使用不同的层次。案例教学法要在案例描述中说明重要的有

意思的细节，其余可以大致阐述。案例教学法的发散性和问题性，可以发展问题解决能力和

决策能力。

本手册通过学习智能机械臂的视觉引导搬运装置，让学生从建模、装配、工程制图、电

气连接、机械臂设置、编程控制等机电一体化知识。通过一个实际的智能机械臂工作站案例

的学习，让学生获得比课堂学习多得多的知识，同时提高了动手和解决问题的能力，为未来

的职业生涯的开始打下坚实的基础。智能机械臂视觉搬运装置学习手册

2步骤内容和组织方式

1信息阶段引入教师:引入案例

学员:总结情景，并确定案例的中心问题（讨论）

2准备阶段搜集信息学生:>思考工作方式,

>确定缺少的信息,

>搜集缺少信息,

>获取缺少信息(通过书籍、报刊、网络鞥.)

3解决问题阶段寻找解决方案学生:(小组工作)>制定解决问题途径和解决方案,

>确定解决方案并进行决策(通过不同的情形分析选择最合理的方案)

4展示阶段学生:(研讨形式，小组工作)>小组展示最后决策方案>介绍自己的决策，并阐明原因

教师:主持讨论

5反馈阶段学生:>思考自己的认知和经验(自我反馈)

教师:总结学习目标和收获

6举一反三老师和学生进行讨论:>案例和真实情况的区别(工作实践)智能机械臂视觉搬运装置学习手册

32项目化方法的理念

1.1项目方法的概念

什么是项目？

一个项目指的是：有时间限制的一个专业性的任务，并由多个人共同合作完成。

什么是项目方法？

项目方法为宏观方法，目的是学习者独立地组织和实施学习过程。重

要的特征是：

项目方法适用于解决和完成复杂的问题或任务。需要完成的任

务与企业的实际问题有关联性。完成项目的时间也是限定的。

（职业培训的）学员使用项目方法后，最终的结果应该是可以

展示的或自己可以使用的成果。主要特征是：

学员间交流方式形成共识

学员在限定的时间内自我组织

学员在规定的时间内，自己分配不同行为的时间：如：计划，组织，

管理，实施和检查。

学员定期进行信息交流和工作协调

相对开放的任务，有一定的实施空间。

在完成专业任务的同时，学员需要解决小组合作中出现的

状况（摩擦和紧张），大家通力合作达到项目目标。

学员在不同情况下互相帮助

学员了解企业实际状况和实际物财，解决企业实际问题

1.2项目方法的概念

第一阶段：信息（目标设定和任务的提出）

这个阶段也称作为主题设定阶段或创意阶段。原则上，实践中的所有问题或疑难都可以

设计成具体的项目，项目任务或目标的特点就是与实践相关联。在设计一个项目时，教师需

要考虑的是，需解决的问题应该包含理论与实践部分内容，应与职业实践相关联，通过项目

能够达到设定的学习目标。教师应将项目任务列入教育培训中，并保障项目任务所需的时间、智能机械臂视觉搬运装置学习手册

4技术和场所条件。所有参与者共同设计确定项目的具体目标和任务。

第二阶段：计划

学员创造性地、独立地和自我负责地完成任务，探索地、研究性地收集信息，完成任务

为重点，学员制定项目任务的工作计划。工作计划的内容：

工作步骤概览

成立工作小组

具体负责内容

时间计划

要求学员能独立负责制定内容重点和方法过程，以及独立分配任务。

第三阶段：决策在大组或小组中进行。

学员在计划的基础上，对任务的实施进行决策。不断地检查和协调预定目标和中间结果。

小组对解决方案和方式进行决策。

第四阶段：实施

学员实施相应的工作步骤。教师检查工作进展和中期结果。教师的任务与传统课堂中的

有所不同。教师学员的关系呈现另一种新的质量。项目教学激发了教学双方的能力潜能。对

教师来说，项目教学首先是一项教育协调性的任务，教师作为学员的学习伙伴，通过项目教

学能更好地展示其教育和专业的素质能力，作为教育、专业、教学法专家对项目教学进行协

调，并能区别学生可以独立学习或小组需要专业帮助的情况。

第五阶段：评价

评价分三个步骤：小组准备阶段

学员分小组准备，选择适合的成果展示方式（演示、试验、图表）成果展示

小组共同展示或由小组代表展示成果。评价：检查，评价和讨论

按照之前确定的评价标准，在小组内，与教师一起，对项目成果、学习过程、经历和经

验进行评价，讨论包括其它可以采取的方法、出现的错误及取得的成绩。

在这个阶段，学员对成果、工作方式和经验的自我评价能力得到了促进。

第六阶段：转化阶段智能机械臂视觉搬运装置学习手册

5将成果运用到一个新的或同类的任务/项目中去，是项目方法的一个重要目标。在转化

阶段最重要的是：对成果进一步地理论性深化，认识到理论和实践的联系，明确与以后的教

学内容关联之处。转化阶段对学员的影响大多不是直接的，而往往要到执行一项新的任务时

才能体现出来。智能机械臂视觉搬运装置学习手册

63项目说明

3.1功能说明

3.2总图纸

3.3总零件明细表智能机械臂视觉搬运装置学习手册

73.1功能说明

一个带吸嘴的工具头，安装在6轴机器人的法兰盘末端。通过控制对吸盘的真空发生与

否，实现吸嘴对方块的吸取与放置。由机器人的io信号控制真空发生。

通过送料器送料，流水线将物料送往位置开关处，机器人相机拍照识别物料位置，通过

吸嘴实现精准吸取后送往码盘处。

约4巴的压缩空气通过6mm接口连接。实现机器人用吸嘴工具，将方块从一个码盘中吸取，放置在另外一个码盘上。智能机械臂视觉搬运装置学习手册

83.2总图纸智能机械臂视觉搬运装置学习手册

9智能机械臂视觉搬运装置学习手册

103.3总零件明细表3.3机器人视觉搬运平台的零件清单

位置编号数量名称图纸编号

01.00机器人组件

01.024螺钉M12X25（J4AAS12L25）

01.036螺钉M6X16（J4AAS6L16）

01.041机器人固定底板

01.056船型螺母M6（PN2F308M6）

02.00吸盘带固定装置套件SUM-P00002

02.011吸嘴外壳SUM-000005

02.021吸嘴（MVFTN20）

02.034螺钉M5X12（J4AAS5L12）

03.002搬运托盘模块SUM-P00003

03.011搬运托盘架SUM-000007

03.021搬运托盘SUM-000006

03.034螺钉M5X12（J4AAS5L12）

04.001气源处理模块SUM-P00004

04.011调压过滤器（GFR200_08_J_F1_K）

04.021气源安装座SUM-000001

04.032气管接头（PL802）

04.041气源开关(HSV08)

04.052螺钉M6X12（J4AAS6L12）

04.062船型螺母M6（PN2F308M6）

05,001真空电磁阀模组SUM-P000005

05.011电磁阀固定板SUM-000003

05.02124V单线圈两位三口真空电磁阀（3V210-08NC）

05.032螺钉M4X25（J4AAS4L25）

05.044螺钉M6X12（J4AAS6L12）

05.054船型螺母M6（PN2F308M6）

06,001其他标准件模块

06.0111200X1600工作台

06.02124V继电器

06.03124V直流电源

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搬运机械手及其控制系统设计说明书

SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

毕业设计说明书

搬运机械手及控制系统设计

学院：机械工程学院

专业：机械制造及其自动化

摘要

I 摘要

我国的机械手的发展在最近几年得到了突飞猛进的发展，机械手可以仿照人类的某些肢体运动完成某些特定的动作，所以机械手在生产活动中扮演着越来越重要的角色。因此机械手会在我国得到更普遍广泛的应用。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。

搬运机械手在当今工业、医疗、自然灾害等等的领域中等到了广泛的应用发展，然而搬运机械手的控制系统和执行机构在工作中起到举足轻重的作用，因此控制部分和执行部分对于机械手的工作的整体运转情况具有十分重要的意义。所以本次毕业设计主要的任务是解决执行机构和控制部分的问题，该毕业设计采用气压传动作为执行机构，可编程控制器作为搬运机械手的控制部分。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。

对于本论文的总体设计主要有一下几点，首先要确定搬运机械手的工作对象、设计的目的、搬运机械手的自由度。本毕业设计要通过计算计算出气爪个夹紧力，伸缩臂的气缸、摆动气缸的扭矩等，然后选择标准气缸。执行部分要画出气动原理图，控制部分要根据搬运机械手控的IO点数选择三菱FX系列PLC。根据毕业设计的任务书要求画出梯形图和程序语句表。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。

关键词：搬运机械手气压动传动可编程控制器 SMC气缸

Abstract

II Abstract

The robot's development has been rapid development in recent years, The robot

can be modeled on the human limb movements to complete certain actions. Play an

机械手臂搬运加工流程控制设计

摘要

机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。因此，研究机械手具有现实意义。

基于PLC机械手臂搬运控制系统的设计工作主要包括：在充分理解任务书的要求之后，进行系统硬件配置，PLC选型，绘制主电路图以及控制接线图；再进行控制系统的软件继续设计；为了便于仿真也对系统的上位机组态监控系统进行设计；最后进行仿真联合调试。仿真结果基本符合要求。

系统可以实现机械手臂搬运过程的各个工况，对加工完成的工件进行计数，还能手动进行调试。由于PLC具有可靠性、易操作性、灵活性等优点，因此，控制系统与传统人力搬运相比，大大提高了工作效率，系统调试方便、成本低、易操作、可靠性高，有很强的实用价值。

关键词：机械手臂；电气控制技术；PLC 目录

1 引言............................................................ 0

1.1 机械手臂搬运控制系统设计的目的............................ 0

1.2 机械手臂搬运控制系统的设计内容和要求...................... 0

2 机械手臂搬运控制系统硬件设计.................................... 1

2.1 机械手臂搬运控制系统硬件配置及组成原理.................... 1

2.2 机械手臂搬运控制系统输入输出点分析........................ 1

2.3 PLC选型 .................................................. 2

2.4 机械手臂搬运控制系统变量定义及I/O地址分配................ 3

机械手搬运控制

实训十、机械手装配搬运流水线

一、实训目的

1、理解机械手装配搬运流水线控制系统工作流程。

2、掌握用编程软件编写机械手装配搬运流水线控制系统程序。

3、掌握 I/O 的分配、I/O 的连接方法和程序的运行调试。

二、实训器材

1、亚龙 PLC 主机单元一台。

2、亚龙 PLC机械手装配搬运流水线单元一台。

3、计算机或编程器一台。

4、安全连线若干条。

5、PLC 串口通讯线一条。

三、实训原理

机械手装配搬运流水线系统控制要求：

1、自动运行：

（1）初始位置定义为机械手左侧位+机械臂后退位+夹爪上升位+夹爪无件；

（2）机械手初始位置，允许自动启动；

（3）机械手工艺流程：置台无件→机械手等待→置台有件→机械臂伸出→伸到位→夹爪下降→降到位→夹爪夹紧→夹紧到位→夹爪上升→升到位→机械臂缩回→缩回到位→机械臂右旋→右旋到位→夹爪下降→降到位→夹爪松开→松开到位→夹爪上升→升到位→机械臂左旋→左旋到位→重复运行；

（4）输送电机运行流程：检测到有件，机械臂不在右侧位，或机械臂在右侧位，夹爪升到位运行，运行计时5秒后，物体运出，电机停止，等待下一次搬运；

2、手动运行：

机械臂伸缩、左右旋转；夹爪的升降、夹紧松开；输送电机均可；并考虑必要的条件联锁，如旋转要考虑左右限位的联锁。

3、手动/自动切换：

自动运行中，任何状态下切换到手动，自动立即停止，要重新进入自动，必须手动操作，恢复到初始状态。四、I/O 分配表

表 10-1 机械手装配搬运流水线控制的 I/O 分配表

输入输出

I0.0 复位X0 Q0.0 臂后限位L0指示

I0.1 启动X1 Q0.1 臂前限位L1指示

I0.2 停止X2 Q0.2 夹爪上限位L2指示

I0.3 臂后限位L0 Q0.3 夹爪下限位L3指示

I0.4 臂前限位L1 Q0.4 夹爪夹紧到位L4指示

I0.5 夹爪上限位L2 Q0.5 臂左限位L5指示

基于stm32的四自由度机械臂搬运项目实训

基于STM32的四自由度机械臂搬运项目实训

随着工业自动化的快速发展，机械臂在生产领域的应用越来越广

泛。而基于STM32的四自由度机械臂搬运项目实训，给了我们一个机

会去深入了解机械臂的工作原理及其在生产中的应用。

首先，了解机械臂的构成。四自由度机械臂由底座、肩部、肘部

和手部组成，在一个三维空间内完成物体的抓取、搬运与放置等任

务。通过使用STM32单片机作为控制器，可以实现对机械臂的运动和

位置控制。

在实训过程中，我们需要首先编写STM32的程序代码，实现与机

械臂的通讯和控制。通过串口通讯，我们可以将PC端的指令发送给机

械臂，控制其运动。同时，机械臂也会将当前的位置和传感器数据通

过串口返回给PC端，以实时监测机械臂的状态。

接下来，进行机械臂的硬件搭建。我们需要将各部分组件如舵

机、传感器等连接到STM32开发板上，并根据机械臂的结构进行正确

的布线和接线。通过正确连接和配置，我们可以实现对机械臂各个关

节的控制和监测。

在程序和硬件准备完成后，我们就可以开始实际操作机械臂了。

首先，我们需要对机械臂进行校准，确保各个关节的初始位置准确。

然后，通过PC端发送指令，让机械臂完成特定的动作，比如抓取一个物体并将其移动至预定位置。通过对机械臂的运动轨迹和动作的控

制，我们可以实现准确、快速地完成各种搬运任务。

在实训过程中，我们需要不断调试和优化机械臂的运动控制算

法，以提高机械臂的精度和稳定性。同时，我们也需要学习如何通过

编程对机械臂进行路径规划，并实现与其他设备的联动控制。

通过这个实训项目，我们可以全面了解机械臂的工作原理和应用

场景，培养对工业自动化技术的实际操作能力和创新能力。同时，也

可以认识到机械臂在生产领域带来的巨大潜力与价值，为未来的职业

发展打下坚实的基础。

总的来说，基于STM32的四自由度机械臂搬运项目实训是一项极

富挑战和指导意义的实践任务。通过实际操作和深入学习，我们可以

机械臂抓取器用户手册说明书

Doc.No.DOC1032734

Air gripper for collaborative robots

RMH* Series

ーSoftware (URCap)－

- 1 -

1．How to Download Software ...........................................................................................- 2 -

2．Install .........................................................................................................................- 3 -

3．Basic setting .............................................................................................................- 4 -

3-1.I/O Interface Control ..............................................................................................- 4 -

3-2.Basic setting ..........................................................................................................- 5 -

4．Manual operation ......................................................................................................- 8 -

GKG-G5作业指导书

引言概述：

GKG-G5作业指导书是针对GKG-G5智能机器人的操作和维护指南，旨在帮助用户更好地使用和管理这款智能设备。本指导书包含了详细的操作步骤和维护方法，帮助用户解决常见问题，提高设备的使用效率和寿命。

一、操作指南

1.1 系统启动：按下电源开关，等待系统启动完成，确保设备连接正常。

1.2 控制方式：通过遥控器或手机App控制机器人的移动和动作。

1.3 功能设置：根据需要调整机器人的声音、亮度、速度等功能设置。

二、传感器使用

2.1 红外传感器：检测障碍物，避免碰撞并自动避开。

2.2 视觉传感器：识别人脸、物体等，实现智能互动功能。

2.3 声音传感器：接收声音指令，实现语音控制功能。

三、任务执行

3.1 巡逻任务：设定巡逻路线，保障安全并监控环境。

3.2 送货任务：将物品送至指定地点，提高工作效率。

3.3 互动任务：与用户互动，回答问题、讲笑话等增加趣味性。

四、维护保养

4.1 清洁保养：定期清洁机器人表面和传感器，保持良好的工作状态。 4.2 电池维护：避免长时间放电和过度充电，延长电池寿命。

4.3 软件更新：及时更新系统软件，修复bug和增加新功能。

五、故障排除

5.1 无法启动：检查电源连接是否正常，重新插拔电源线。

5.2 传感器故障：清洁传感器表面，确保传感器正常工作。

5.3 移动异常：检查轮子是否卡住或损坏，及时更换或修复。

结语：

通过本指导书的详细内容，用户可以更好地了解GKG-G5智能机器人的操作和维护方法，提高设备的使用效率和寿命。希望用户能够按照指导书的步骤进行操作，享受智能机器人带来的便利和乐趣。

搬运机械手设计说明书

机械与装备工程学院

课程设计说明书

（2016/2017学年第 1学期）

课程名称：机械设计课程设计

题目：搬运机械手的设计

专业班级：机械设计制造及其自动化

学生姓名：

学号： 130200216

指导教师：

设计周数： 2周

设计成绩：

2016年 12月 31日

第一章绪论 .................................................... 0

1.1 机械手的应用现状 .................................................... 0

1.2 机械手研究的目的、意义 .............................................. 0

1.3 设计时要解决的几个问题 .............................................. 0

第二章机械手总体方案的设计 .................................... 2

2.1 机械手的系统工作原理及组成 .......................................... 2

2.2 机械手的基本结构及工作流程 .......................................... 3

第三章机械手的方案设计及其主要参数............................. 4

3.1 坐标形式和自由度选择 ................................................ 4

桁架机械手综合训练指导书

第一章设备整体说明

1.1 设备外观

实训装置整体外观图〔现场图片替换〕

1.2 设备概述

桁架机械手实训装置元器件主要由伺服电机〔可选配同功能不同厂家伺服〕、电磁阀、伸缩气缸、滚轴丝杆、传感器等组成。装置掌握系统承受西门子

S7-1200PLC〔可选配同功能不同厂家 PLC〕,设备主要功能通过 PLC 掌握伺服电机来实现左右 X 轴、上下 Z 轴的高精度定位，结合气动机构实现工件的物料搬运功能；可以完成垂直平面内简单运动轨迹的掌握，使实训内容与生产实际更加接近。适合高等院校“机电工程系”自动化课程的教学/实训。开放式教学、在提升趣味性的同时提高学生动手力量是产品的优势；轻松、美观、易学习是产品的特色。

1.3 设备特点

1. 装置由铝型材、高强度钣金制作，外表高亮度银色硬质氧化；

2. PLC 掌握端口对外开放；

3. 用 PLC 实现对伺服电机的掌握；

4. 承受伺服电机实现高精度定位的运动掌握；

5. 表达丝杆传动在实际生产中的应用；

6. 运用了气动回路掌握技术、很好的表达气压传动在实际生产中的运用；

7. 可选配上位机〔触摸屏、电脑等〕对硬件检测及程序校验；

8. 承受铝材加工，不生锈、轻松、美观；

9. 学习趣味性，耐用、直观。

1.4 设备工程

通过配置的设备部件：PLC、传感器、滚轴丝杆、按钮开关、中间继电器、气缸、电磁阀、气管、导线等，可完成以下机电设备安装和机电一体化技术的工作任务：

1. 传感器的安装与调试；

2. 直线滑轨、滚轴丝杆的安装与调试；

3. 气动元件的安装与调试；

4. 伺服电机及驱动器的安装与调试；

5. PLC 掌握器与外围电器元件的安装与调试。 1.4.1 传感器的安装与调试

● 电感开关的接线方式、感应材质距离及输出电压的正负

● 光电对射开关的接线方式、感应材质距离及输出电压的正负

● 传感器在滚轴丝杆有效行程内的安装与感应

四轴机械臂控制手册说明书

Levante Sistemas de Automatización y Control S.L. Catálogos

Distribuidor oficial Bosch Rexroth, Indramat, Bosch y Aventics. LSA Control S.L. - Bosch Rexroth Sales Partner

Ronda Narciso Monturiol y Estarriol, 7-9

Edificio TecnoParQ Planta 1ª Derecha, Oficina 14

(Parque Tecnológico de Paterna)

46980 Paterna (Valencia)

Telf. (+34) 960 62 43 01

*************************

www.boschrexroth.es

AutomationstechnikEMC Manual Servodyn-T, -DServodyn-T / Servodyn-D

101

Version

**********************************************************(+34)960624301Servodyn-T / Servodyn-D

EMC Manual Servodyn-T, -D1070 066 074-101 (96.07) GB

Reg. Nr. 16149-03

E1996

by Robert Bosch GmbH,

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