基于西门子PLC铸坯自动切割系统

合集下载

自动化PCS7系统讲课稿

系统总线节点数量访问一台OS服务器的客户机数量访问一台服务器的客户机数量 OS服务器数量服务器数量一个AS的PO数量一个的数量一个项目中的PO数量一个项目中的数量 OS服务器归档服务器归档中央归档服务器的归档 32 12 约500，取决于扫描周期， 60，000 ， 800个数值，10个消息个数值/s，个消息个消息/s 个数值 5，000/s个数值，个数值 1024
常见故障案例及分析思路（故障1）
DI
DO
AI
AO
PCS7系统结构（AS）
每个CPU有一个System Functions(系统功能，用SFC或SFB表示）所支持的操作系统
PCS7系统结构（现场设备）
3、现场设备 PCS7系统的一个很大的优点是：采用现场总线技术把各种现场设备和仪表无缝集成于它们的中央控制系统中。西门子公司本身和各种设备供应商提供了多系列遵守 Profibus协议的驱动器、变送器、传感器和仪表。Profibus支持本质安全型仪表，并具有DART和AS模块接口
PCS7系统结构（ ES ）
.SCL: Structured Control Language(结构化控制语言）。用于编写算法程序和创建功能块等 .IEA: Import Export Assistant(导入导出助手）， Assistant( 用于生成控制模型、过程标签类型和副本。 .WinCC : Window Control Centre (Windows 控制中心），PCS7操作员界面和可视化。 .Graphics Designer editor(图形编辑器），图片、图形对象和动画设计。
PCS7系统结构（ES）
.Process Object View(过程对象视图）：组态中会创建许多对象。过程对象视图包含了一个项目的所有组态内容。可在视图中显示这些对象并进行编辑 .SIMATIC NET:调试向导，组态控制台和站配置器是SIMATIC NET的接口。 SIMATIC NET是一个SIMATIC项目中配置网络和总线系统的平台。

浅谈板坯去毛刺机工作原理

浅谈板坯去毛刺机工作原理一、概述现代化的大型板坯连铸设备一般均采用火焰切割机将铸坯切割的方式定尺分段，以满足軋制工艺要求。

切割过程中产生的氧化渣在随融熔钢液流动时往往会漫延至切割缝下沿两侧，并附着在铸坯下表面形成毛刺。

这种毛刺中含有较多的氧化渣成分，硬而疏松，表面粗糙不平，其中还可能包容硬度极高的颗粒。

在随后的输出及进入下一道工序时，这种毛刺不仅可能对辊道、轧辊等设备造成诸如撞击、辊面划伤、辊身裂纹等伤害，而且由于氧化渣会夹杂在热轧钢板的首尾部而影响轧材的质量，降低成材率。

因此，去毛刺效果的好坏直接影响铸坯的表面质量二、去毛刺机的技术参数及工作原理2.1去毛刺机技术参数驱动轴的旋转速度：～900 U/min （可调）马达功率：45 kW去毛刺宽度：2408 mm去毛刺转子的光圈外径：485 mm液压提升缸的垂直行程：总行程100 mm（受调节螺栓的限制）去毛刺时间：不需停止板坯运动即可进行在线去毛刺。

在板坯运输到存放堆场的期间进行去毛刺。

板坯底缘偏差：离辊道中心线的公差范围为+/-3 mm2.2去毛刺机工作原理鄂钢炼钢厂板坯现场使用的去毛刺机为NUMTEC锤刀式去毛刺机，这种机型结构简单，占用空间少。

它是利用高速旋转的一组尖角锤刀，通过2对射激光检测开关对铸坯位置的准确判断。

当铸坯头部前进到第1光对射激光检测开关时，去毛机辊开始高速正向启动，高速旋转将锤刀通过离心力甩开，当铸坯头部前进到第2光对射激光检测开关时后，按照设定头部位置计算，此时钢坯头部切口应该刚好到达去毛刺辊上端时，去毛刺辊开始高速旋转向上抬起，抬起到位后（限位检测）延时1秒开始下降，下降到位后（限位检测）停止旋转，此过程完成钢坯的头部去毛刺过程。

当铸坯尾部前进到第1光对射激光检测开关时，去毛机辊开始高速反向启动，高速旋转将锤刀通过离心力甩开，当铸坯尾部前进到第2光对射激光检测开关时后，按照尾部设定位置计算，此时钢坯尾部切口应该刚好到达去毛刺辊上端时，去毛刺辊开始高速旋转向上抬起，抬起到位后（限位检测）延时1秒开始下降，下降到位后（限位检测）停止旋转，此过程完成钢坯的尾部去毛刺过程。

《基于plc的工业机械手运动控制系统设计》开题报告

（4）绘制系统硬件电路图并检验其正确性和可行性。
（5）根据控制系统的控制要求和所选PLC的I/O点的情况及高功能模块的情况，设计PLC用户程序，此时可采用梯形图、助记符或流程图语言的用户程序。PLC的用户程序体现了按照正确的顺序所要求的全部功能及其相互相关，编程时可用编程器或者计算机直接编程、修改，同时也可对PLC的工作状态、特殊功能进行设定。
由于劳力成本的逐步增加以及许多工厂和加工中心工作环境恶劣，采用机械手代替工人进行上下料必然会成为未来的一种发展趋势。欧美等发达国家早已采用机械手来代替人工上下料，从毛坯到加工成成品，整套生产线全部采用机械手来完成，己成为现代加工生产技术的主流发展方向。
三、研究内容、预计创新点和难点
在制造机械制造行业中机器人的更新换代，还有技术发展还是很快的。在本次设计中，设计了机械手控制系统，这样一个机器人的控制系统，该系统使用PLC可编程控制器，详细的介绍了通过PLC控制机械手运动的建模过程，通过这些编程还有设计能够达成的一些功能，实现机械手的运动。
（6）对所设计的PLC程序进行调试和修改，直至PLC完全实现系统所要求的控制功能。
五、主要参考文献
[1] 崔屹嵘, 吕栋腾. 晶圆机械手PLC控制系统的设计与实现[J]. 自动化与仪器仪表, 2019(10):26-29.
[2] 温毅, 李哲宇, 康文凯,等. 一种基于PLC的机械手控制系统设计[J]. 科技视界, 2020(15):3.
（2）被控系统基本动作有上升、下降、左转、右转、加紧、放松。本设计初步设想完成一次单循环机械手需完成八个顺序动作，确定这些动作之间的关系及完成这些动作的顺序。
（3）分配输入、输出设备，即确定哪些外围设备是送信号给PLC的，哪些外围设备是接受来自PLC的信号的，同时还要将PLC的输入、输出点与之一一对应，对I/O进行分配。在此基础上确定PLC的选型，本设计所选择的是西门子S7-200系列PLC

西门子S5控制系统升级为S7控制系统的方法

浅析西门子S5控制系统升级为S7控制系统的方法摘要：本文通过马钢第三钢轧总厂3#异型坯连铸机s5控制系统升级改造的实践，简要说明了s5控制系统升级为s7控制系统的思路和方法。

从硬件系统和软件系统两个方面入手，根据控制功能的要求以及西门子step 7 自带的转换工具进行升级，再进行必要的功能优化以满足更高的控制要求。

关键词：s5控制系统升级硬件组态优化上个世纪90年代，西门子s5工业自动化系统是当时控制系统的主流，我厂当时上马了一批采用西门子s5控制系统的项目，比如1#连铸机、3#连铸机、2#lf炉等。

随着技术的革新，到了2000年以后，更为先进的西门子s7控制系统逐渐成熟，s7系统不但能实现s5的所有功能，而且在运算速度、稳定性、抗干扰、系统冗余方面都有很大的提升，s5被更先进的自动化系统淘汰已是大势所趋。

我厂3#异型坯连铸机于1998年建成投产，当时采用的是s5控制系统，由于s5备件价格昂贵而且越来越难于订货，加上s5系统在学习和维护方面比较困难，2008年由自动化部设计施工，将老的s5系统改造为s7系统，由于当时工期紧、施工难度大、经费困难，留下配水系统的jb2柜没有改造，准备作为第二次改造的内容。

今年6月份3#连铸机大修，我们利用此次机会自行设计，将3#连铸机的jb2柜进行升级改造。

1 改造方案的设计思路1.1硬件系统的设计s5系统的硬件和s7系统的硬件完全不同，虽然在s7系统中，s5的从站仍然可以挂在s7的系统中，但是由于备件的原因，建议全部替换为s7的模块。

老的s5系统配置如下：两个et200u从站，站地址分别为5和6，5#站内有3个4输入的模拟量输入模块、1个模拟量输出模块、1个数字量输入模块和2个数字量输出模块，6#站内有3个模拟量输入模块和7个模拟量输出模块。

初步解决方案为：使用1个s7的et200m站代替原来的5#、6#et200u从站，根据i/o数量的需要，在本站中设置数字量输入、输出模块各1个，模拟量输入模板两个，模拟量输出模板1个。

炼钢厂连铸自动化控制探讨

炼钢厂连铸自动化控制探讨摘要：连铸是钢铁工业的重要阶段之一。

在钢铁生产中，连铸生产自动化程度直接关系到板材质量和炼钢效率。

因此，自动化控制连铸工艺的生产对于钢铁的可持续发展至关重要。

对于钢而言，连铸自动化是一个使用连铸设备自动控制各种钢种形式的钢水直接流动的过程。

从应用特点的优点来看，可以大大提高企业的经济社会效益。

本研究以钢铁厂连铸自动化控制技术的引进为切入点，探讨技术发展现状，为钢铁厂的技术作用提供了可行性参考。

关键词：炼钢厂；连铸工艺；自动化控制；研究分析前言连铸过程是轧钢到钢的过渡过程。

在此过程中，液态钢通过成型、冷凝和切割转化为固态钢。

因此，连铸过程的成功直接关系到钢的质量、轧钢的质量和产量。

因此，连铸技术的改进和质量是炼钢技术的核心，自动控制系统的设计是连铸技术应用的一个重要方面。

摘要:在引进连铸工艺的基础上，从多个方面分析了自动化和创新在连铸工艺中的应用，以优化炼钢工艺。

一、炼钢厂连铸自动化控制概述1.炼钢厂连铸自动化介绍应用连铸自动控制技术的主要途径是确保集团公司成为产品结构调整、生产线技术升级和发展、技术各方面改造和一体化的重要方向，从更新设备试验箱到提高产品质量的过程中，大大提高了企业的经济效益，从而使钢铁集团公司在市场激烈竞争中占有一席之地，以满足市场需求，在实体自动化生产中不断为了确保整个系统的高级、可靠和高效运行，从而减少过剩容量，创建更多的投资订单，减少过剩存储，从而降低整个过程的资本成本，需要充分利用系统配置优势和概念。

2.基础工艺简介为了调整产品结构，进一步提高产品质量，钢铁在设备升级链中采用连铸自动控制流技术更新现有技术，以提高经济效益，作为技术升级、响应的现状作为当前生产的一部分，钢铁使自动化配置成为系统可靠性和进展的一个条件。

在系统的合理配置和功能配置方面，它具有明显显着的应用优势，有助于避免产能过剩，节约成本，建设和谐社会。

在设计应用阶段，将坯连铸机生产线作为生产线系统控制设备的基本控制领域，采用自动控制技术作为系统的基本结构，从而实现了其在自动控制中的生产要求。

PLC程序修改在铸机板坯信息传输中的应用

【文章编号】１００６ — ６７６４（２０１３）０２ — ００６０ — ０２
ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＰＬＣＰｒｏｇｒａｍＭｏｄｉｉｃｆａｔｉｏｎ
ｉｎＣａｓｔｅｒＳｌａｂＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｒｏｌｌｉｎｇｐｌａｎｔｃｏｕｌｄｎｏｔｊｕｄｇｅｔｈｉｓｗｒｏｎｇｉｆｏｎｒｍａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｔｈｅｓｌａｂ
（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏｃｏｕｌｄｎｏｔｂｅｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｄｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙｔｏｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｒｏｌｌｉｎｇｐｌａｎｔｂｙ
【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｃａｓｔｅｒ；ｓｌａｂｉｎｆｏｍａｒｔｉｏｎ；ＰＬＣ
１引言
本钢炼钢厂两台大板坯铸机是从ＤＡＮＩＥＬＩ公司引进的具有世界先进水平的铸机，铸机是一机两流即７流和８流，７铸机是一机单流即９流。两台铸机所生产的汽车板已经为本钢带来了可观的经济效益，并将本钢带进中国可生产汽车板公司的
冶金动力
ＭＦｒＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬＰＯＷＥＲ

板坯连铸控制系统改造

板坯连铸控制系统改造摘要某钢厂5#板坯连铸机电气控制系统长期以来存在通讯故障问题，经常导致网络中断、信号不稳定等故障，严重影响生产，通过对plc系统硬件组态、网络通讯屏蔽及接地系统等改造，彻底解决了系统的通讯故障问题，有力保障了生产的顺利进行。

关键词控制系统；plc；profibus-dp；干扰；改造中图分类号tm57 文献标识码a 文章编号1674-6708（2013）83-0134-020 引言板坯连铸生产线是在生产过程中有着连续性、周期性和不可中断性的生产设备。

控制系统是连铸的中枢，如果在生产过程中突然中断，轻则铸机短暂停止钢坯出现接痕，重则铸机停止生产甚至有卧坯的危险，影响生产、造成损失。

因此，保证板坯连铸控制系统的稳定、可靠、安全运行极为重要。

影响控制系统的干扰源一般都是由电流或电压剧变产生的，大致可以分为两类，一是来自系统外引线的干扰，二是来自控制系统内部的干扰。

本系统采用了西门子可编程控制器及70系列变频器，其产品在抗干扰方面具有较高的水平，能够在恶劣的工业现场稳定运行。

然产品的可靠性高并不是保证设备稳定运行的充分条件，还必须在工程设计、安装施工以及使用维护等方面高度重视应用合理，才能保证系统安全可靠的运行。

5#板坯连铸机自投产以来存在通讯故障问题，经常导致网络中断，铸机非计划停机，严重影响生产并可能发生安全事故。

本文通过对故障问题的分析，提出改造方案，彻底解决通讯故障问题保障生产顺利进行。

1 系统的组成2 故障现象及分析在浇铸过程中，结晶器振动、扇形段传动、辊道区域传动停止或部分停止，编码器跟踪值不准，设备重启后正常。

检查电气元器件正常，查询变频器故障代码为f082通讯故障。

我们通过仔细分析和现场检查认为故障原因有以下几点：1）plc在设计方面不合理。

在设计之初没有结合现场，通讯线路过长，关键性设备和次要设备都在一条dp线路上，一个简单的故障可能引起整个系统的事故，且在施工过程中没有达到实际要求的标准；2）现场的电磁干扰。

连铸的切割辊道等附属设备

连铸的切割辊道等附属设备切割机A）作用将被连续拉出的铸坯按定尺要求切断的连铸设备。

即根据成品规格及后步工序的要求，在连铸坯完全凝固后，进行在线定尺或倍尺切割。

B）类型连铸机的切割设备有火焰切割机和机械剪切（剪切机）两大类。

⑴火焰切割机①工作原理火焰切割机使用预热氧和燃气混合燃烧的火焰使切割缝处的金属熔化，并利用高压切割氧的能量把熔化的金属吹掉，形成切缝，切断铸坯。

燃料有高压精制焦炉煤气、天然气、丙烷和乙炔等。

②特点火焰切割机设备简单，质量轻，投资省，设备也易于维护；不受铸坯断面尺寸和温度的限制（冷坯也可切割），切口平整不变形；但切缝金属损失较多（切割时有一定量的金属损耗）③应用目前绝大多数连铸机采用火焰切割。

小断面连铸坯只用一支切割枪切割，大断面连铸坯需用双枪从铸坯两侧同时进行切割。

火焰切割机广泛用于板坯、方坯、圆坯和异型坯的定尺切割和头、尾切割等。

同步机构是使切割车与铸坯在无相对运动的条件下完成切割的机构。

常用的有夹钳式、背负式和坐骑式等几种方式。

夹钳式靠气缸使两侧夹臂的夹头夹住铸坯。

背负式靠自重或气缸的推力使夹紧臂直接压在铸坯上达到与铸坯同步的目的，适用于宽板坯和宽度变化大的板坯连铸机上。

坐骑式为切割枪小车直接骑在板坯上，这种方式已很少采用了割枪小车是用于支承切割枪并使之运动的装置。

割枪运动方式有直线式和摆动式两种，安装在切割车上。

割枪小车的速度可灵活调速，有起切、正常切割、高速返回和高速接近等不同的速度。

切割枪对铸坯进行切割。

它由枪体和割嘴组成。

割嘴的种类主要有内混式、外混式和内预混式。

以内预混式为最好，加热效率高，焰心长，有利于优质快速切割。

还有一种带喷粉的割嘴，用于高合金钢和不锈钢铸坯的切割。

气水分配系统包括氧气、燃气、压缩空气和冷却水的各种阀门、管线以及测量仪表等。

切割设备的电控系统一般采用PLC控制。

⑵机械剪切（剪切机）A）分类①按驱动方式有电动和液压（机械剪和液压剪）两种；②按其与铸坯同步运动方式分摆动式和平移式;③按剪切运动方式分上切式和下切式。

基于PLC的油缸水口切割机的设计与实现

轨带动左右行驶去毛刺。ｙ轴汽缸利用工装夹具通过导轨将
工件送入切割机切割（如图２。）
下一工序。且该专机尚未有安全防护措施，安全隐患严重，效率低，损耗大，废品率高。利用理论知识与设计经验，以缩短产品开发周期和提高
设计效率为目的，采用ＰＣ作为控制系统的核心，Ｌ自行设计开发一台加工专机来实现加工要求，是解决上述问题，也是公司
【廖常初．编程序控制器应用技术【】重庆：庆大学出版社，５５］可Ｍ．重
２０５０．
ＴｈｓｇｎｅＤｅｉｎａｄＩｌｍｅｔｔｎａｏｔｎｒｌｅｍｐｎａｉｂｕｏＣｏｔｏ
ＫｌＡ
Ｋ２Ａ输出Ｋ３ＡＫ４ＡＫ５＾
Ｙ ∞０
Ｙ００ｌＹ００２Ｙｏ０３Ｙ００４Ｙ ∞５Ｙ００６
上行中间继电器
下行中问继电器左行中问继电器右行中问继电器原位指示中间继电器电机中同继电器铜动中间继电器
ＥｑｕｐｍｅｔｉｎＭａｆｃｒｎｃｎｌｇ．０，０ｎｕａｔｉｇＴｅｈｏｏｙＮｏ１２０１
基于ＰＣ的油缸水口切割机的设计与实现Ｌ
潘晓红，文涛，余曾庆文
（柳州五菱汽车联合发展有限公司制动器厂，广西柳州５５０）４０７
７６
ＥｑｐｕｉｍｅｎＭａｆｃｒｎｇＴｅｈｌｇ．０，０１ｔｎｕａｔｉｃｎｏｏｙＮｏ１２０
我们利用运动轨迹完全不；弘的：ＭＨ ∞ 同的输入点来做外部输入按钮。：乌拿如Ｘ０＋０２停止）Ｘ０＋０３原复启动）０１Ｘ０（、０１Ｘ０（等。

连铸板坯切割机智能控制系统应用

连铸板坯切割机智能控制系统应用【摘要】本文针对连铸板坯切割机在生产过程中存在问题，利用三菱公司Q系列PLC，解决连铸切割机控制，实现连铸板坯切割机智能控制系统。

【关键词】连铸板坯切割机PLC 控制宝钢1930连铸机是从日本引进了二台大型立弯式一机两流板坯连铸机，具有八十年代末世界先进水平的设备，其切割机控制系统采用三菱公司K系列PLC 作为其控制器，经过近二十年的工业运行，PLC的高可靠性这一特点得到充分的体现。

但是，由于三菱K系列PLC早已停止生产，万一硬件系统发生故障，后果不堪设想。

另一方面，由于当时技术条件的限制，人机对话比较简单，故障显示只能采用代码形式，不直观，对于大量的现场运行的设备信息无法直接反映出来，不利于设备的点检管理。

综上所述，为适应现代企业的精益运行要求，提高其现代化管理水平，有必要采用新一代的Q系列PLC和A985GOT触摸屏、MELSEC NET/H网络等技术对一连铸切割机控制系统进行技术改造。

1 连铸切割机控制系统的硬件设计1.1 连铸切割机机械结构介绍1、钢坯2、连铸扇型区3、切割副枪4、切割主枪5、钢坯运行轨道6、切头台车7、编码器MR-28、编码器MR-19、切割机机架1.2 连铸切割机关键问题的解决（1）在连铸板坯的切割过程中，由于被切割的钢坯属于连续生产过程中按照连铸拉速不断向前移动，因此，要求切割枪与钢坯必须一起向前移动，二者保持同步的连铸生产拉速；方案设想：连铸切割机将切割枪安装在大车机架上，当需要切割时，先将大车机架降下来，使其压在钢坯上，依靠大车机架与钢坯之间的摩擦力，由钢坯带着大车机架一起向前移动，这样，就使切割枪与钢坯保持同步；当停止切割时，将大车机架升起来，使其脱离钢坯，大车可以在电机的驱动下，向前或向后自由移动。

（2）要对连续浇铸的钢坯进行长度测量，同时根据连铸生产制造命令中的规定测出可供切割的钢坯长度。

方案设想：连铸切割机安装二个绝对值式的编码器，分别称为MR-1和MR-2。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

本科毕业设计说明书（论文）第 Ⅰ 页共 Ⅰ 页

目录 1引言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1.1 慧鱼组合模型简介„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 2救援机器人项目的研究意义„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3 2.1 城市地震救援面临的困难„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4 2.2 救援队面临的困难„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5 2.3 机器人在救灾方面的优势„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5 3救灾机器人的研究现状„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6 4国内外的救援机器人的研究现状„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7 4.1 日本„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7 4.2 美国„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 8 4.3 中国„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 9 5机器人发展现状和趋势„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 6通讯排障机器人设计思路„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 6.1通讯方面„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12 6.2电力方面„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 6.3地面废墟方面„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 6.4通讯排障机器人的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 7通讯排障机器人的扩展„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„18 7.1思路介绍„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19 8通讯排障机器人个部位介绍及其运动分析„„„„„„„„„„„„„„„„20 8.1履带„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„20 8.1.1履带稳定性分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21 8.2后背储存箱„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„23 8.3空降设备„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„24 8.4雷达装置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„25 8.4.1雷达支架气动部分设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„25 8.5小型遥控探索机器人„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„27 8.5.1小型遥控探索机器人力学分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„28 结束语 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 31 致谢 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„32 本科毕业设计说明书（论文）第 Ⅰ 页共 Ⅰ 页

1 引言本科毕业设计说明书（论文）第 Ⅰ 页共 Ⅰ 页

随着地球进入地球板壳的活跃期和人类对环境的肆意破坏。现在世界上各种各样的灾难越来越多，发生频率也越来越高，地震、海啸、雪灾、火山爆发等等灾难也频频发生。当灾难来临时候，通常会对灾区产生许许多多的破坏，就拿地震来说，当地震发生后，房屋的倒塌，地面的开裂。还有供电设备、通讯设备、等被破坏。食品问题，卫生问题，救援问题，通讯问题，等等问题困扰着人们。因此人们想尽办法，想让救援变得更加快速、更加准确、更加科学、更加有效。但是要做到这些，就要必须保障信息之间的互相传送的顺畅，因为这样能及时了解灾区受灾情况和灾区还需要一定的电力，才能保证医疗等设备的正常运作。摘要就因为有了这些所需要克服的困难，我们所构想的通讯排障机器人从此就产

生了。它能给灾区提供信号，保证通话和数据信息的传输，它还具有太阳能发电功能，能给灾区在夜间进行照明，并且提供电力，而我设计的通讯排障机器人扩展模块，对通讯排障机器人进行了改良，它可以进行远距离空投，还具有小型生命探测机器人，还能进行地面的勘察。关键词灾难救援通讯电力供应机器人

1．1慧鱼组合模型简介 “慧鱼组合模型”（Fischertechnik），又简称“慧鱼”，是由德国发明家Arthur Fischer 博士在1964 年从其专利“六面拼接体”的基础上发明的。它由各种型号和规格的零件构成，类似于积木。零件的种类很多，几乎包括了机械课程和日常生活中的所有零件，如机械零件：连杆、凸轮、齿轮（普通齿轮、锥齿轮、斜齿轮、内啮合齿轮、外啮合齿轮等）、蜗轮、蜗杆、螺杆、铰链、带、链条、轴（直轴和曲轴）、联轴器、弹簧、减速器、齿轮箱、车轮等；电气零件：直流电机、灯泡、电磁气阀、行程开关、传感器（光敏、热敏、磁敏、触敏）、可调直流变压器、电脑接口板、PLC 接口板、红外线发射接收装置等；气动零件：储气罐、汽缸、活塞、气弯头、手动气阀、电磁气阀、气管等。由这些零件的不同组合便可构造出各式各样的模型，这些模型主要可分为两大类：技术组和机器人组。技术组又包括传感器技术组、气动技术组、汽车技术组、太阳能技术组、万能组合包。机器人组又包括3D 机器人、计算机器人、实验机器人、工业机器人、移动机器人和气动机器人。在慧鱼实验过程中，通过对各类模型的认识和组装，从而可以熟悉并掌握各类机械设本科毕业设计说明书（论文）第 Ⅰ 页共 Ⅰ 页

备和自动化装置的常用结构和工作原理。在模型的组建中，将运用到机械加工、气动技术、电子电路和软件编程等知识，从而加深了对这些相关课程的理解。另外通过慧鱼模型的搭建和组装也培养了实际动手的能力、解决实际问题的能力和创新设计的能力。慧鱼组合模型实验与传统实验比较与传统实验相比较，慧鱼组合模型实验主要具有如下几个特点： 1．实践性更强，提高动手能力在传统实验里，主要是课程中的具体原理或理论的验证性实验，如机械原理中齿轮范成实验，主要是为了验证齿轮的加工原理；再如机械设计中的带传动实验主要是为了验证带传动中的两个重要的现象——弹性滑动和打滑。这些传统型实验更好的理解课本的理论知识有很大的帮助，具有课本结合性强的特点。而在慧鱼组合模型里，主要是一些工程应用中的实际模型，与实际工程结合较为紧密，如在万能组合包中，有风扇、虎钳、机械式起重机和建筑式起重机等模型，这些模型都是日常生活中的实例，较为真实的“再现”了这些具体的设备或仪器。这些模型的工作原理基本上都用到了书本中的理论知识，从中可以很清楚地看到理论与实际的具体结合，因此具有更强的实践性。 2．知识面更广，培养综合素质人才而在慧鱼实验中，实验的内容涉及面极广，不仅包括传统机械相关的实验内容，而且还涉及到了能源(包括太阳能)、气动、遥控（如传感器技术）、自动控制（PLC 控制、单片机控制）、软件编程（慧鱼公司自带的编辑软件LLWin 3.01 ）等多学科的知识，最重要是它能够把这些很好地知识结合起来，并体现到某个模型中。如在烘干机实验中，这个模型实验就是很好的模仿了公共场所的烘干机，当把手放到风扇出口处，风扇就会开始旋转，对手进行烘干；当把手拿走时，风扇就停止旋转。在这个实验中就用到了机械知识（机械的齿轮传动），自动控制知识（电路和传感器应用）和软件编程知识（控制软件的编制）。通过慧鱼实验不仅能够掌握机械的主要知识，而且还可以了解到其他专业的基本知识，这样就拓宽了他们的视野和知识面，有利于培养出高素质的综合类人才。 3．创新性更高，增加研究性思维如前所述，传统型的实验具有验证性的特点，更注重的是对已学理论知识的验证和理解，而且所涉及的内容主要是机械相关的内容，这样就大大的限制了学生的想象本科毕业设计说明书（论文）第 Ⅰ 页共 Ⅰ 页

和创意的空间，不利于学生的创新能力的培养。

2 救援机器项目的研究意义在世界各地，由于自然灾害、恐怖活动和各种突发事故等原因，灾难经常发生。灾难过后，灾后７２小时是救援的关键时间。救援界认为，在地震等自然灾害发生后，灾后最初的７２小时是能否成功解救被困人员的最佳时间。在此时间段内，救活的存活概率极高。而随着时间的推移，被压埋者体力透支、心情绝望，生存希望变得渺茫。据统计，地震救援的最佳时间，应该是震后第一天，此后埋压人员的生还概率迅速下降。如果越拖越后，到后面，除非出现奇迹，否则几乎没有生还希望。而且对于我们中国来说，人口密集度大，加上现在的土地越来越少，现在的建筑物都开始往高里面建造，还有地下面也开使开发，地铁，地下商场，还有大型的商贸场所，文化娱乐中心这些的迅猛发展，城市里面的建筑物也不断的增加。万一地震发生在城市的中心，后果不堪想象。地震后存在易二次倒塌建筑物的现场，施救人员无法深入进行侦察或施救，人们急于探知灾难现场的内部险情，但又不敢或无法接近或进入灾难现场。此时，救援机器人的参与可以有效地提高救援的效率和减少施救人员的伤亡，它们不但能够帮助工作人员执行救援工作，而且能够代替工作人员执行搜救任务，在灾难救援中起着越来越重要的作用。房屋倒塌，地面裂痕，救援人员在在这种紧急而危险的环境下，救灾机器人可以为救援人员提供帮助。因此，将具有自主智能的救灾机器人用于危险和复杂的灾难环境下“搜索和营救” ( SAR)幸存者，是机器人学中的一个新兴而富有挑战性的领域。我国一些地方建筑由于利益的驱动，使建筑商所建筑的房子的抗震级素很低，质量问题很严重，不安全因素很多，万一地震了，火灾、煤气管道的泄露，很容易发生爆炸或者大火。现在的灾害事故频繁发生，灾害事故危害严重，伤害人员多。然而灾难发生的原因极为复杂，是偶然性和必然性的结合，各类灾害事故存在突发性、灾难性、破坏性和继发性特点。因此，研究地震救灾新装备是一项紧迫任务。有的地震发生后，灾区情况完全不清楚，里面通讯完全中断，要是现在救护人员无法进入危险区域，被埋人员有可能只能等着死神的来临了。要是完全靠救援人员进行救援的话。余震，救援人员体力不支，心理问题等一系列问题还会对救援人员造成