机械手臂位置控制
两节机械手臂控制系统的设计
两 节 机 械 手 臂 控 制 系 统 的 目标 是 控 制 机 械 手 臂 按 照 预 设 轨 迹 移 动 。系 统 由 １台 计 算 机 、 ２个 电 机 、 １块 数 据 采 集 板 （ Ｄ Ａ Ｑ
电 压 进 行 调 整 来 控 制 机 械 手 臂 的运 动 和 位 置 。 电 机 驱 动 电路 包 括 放大器和滤波器等。
图 ２ 两 节 机 械 手 臂 数 学 ２ ｆ ２ ＋ ２ ｍ ２ １ １ １ ２ Ｃ ２ ＋ （ ｍ １ ＋ ｍ ２ ｅ
ｆ ２ ＝ ｍ Ｊ ２ ＋ ｍ ２ １ １ Ｉ ２ Ｃ ２
ｐｒ ｏｐｏ ｓ ｅｄ ｔ ｏ ｒ ｅａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏｎ ｔ ｒ ｏｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓｕ ｌ ｔ ｏ ｆ ｓ ｉ ｍｕｌ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｓ ｈ ｏ ｗｓ ｔ ｈ ａ ｔ ＰＩ Ｄ ｃ ｏｎ ｔ ｒ ｏｌ ｌ ｅｒ ｃａ ｎ ｅ ｆｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅｌ ｙ ｃ ｏｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｒ ｏ ｂｏ ｔ ｉ ｃ ａｒ ｍ
ｏ
．
２ 两 节机 械 手 臂 数 学建 模
Ｃ ＝ｃ ｏｓ ｅ ７ ； Ｃ２＝ｃ ｏ ｓ ｅ ２； ＳＴ ＝ｓｉ ｎ ｅ Ｔ ； ＝ｓ ／ ｎ ８ ２
两 节 机 械 手 臂 数 学 参 考 坐 标 见 图 ２，机 械 手 臂 的 长 度 分 别
为 Ｉ １ 、 Ｉ ２ ， 质量 分别 为 ｍ１ 、 ｍ２ ， 扭矩分别为 Ｔ １ 、 Ｔ ２ 。
Ｗｅ ｉ Ｖ ｉ ｖ ｉ ｅ ｎ Ｓ ｈ ｉ （ Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ａ ｅ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ａ ｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｓ ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ， ２ １ ０ ０ １ ６ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ
PLC实验报告机械手臂编程与控制
PLC实验报告机械手臂编程与控制PLC实验报告：机械手臂编程与控制摘要：本次实验旨在通过PLC（可编程逻辑控制器）来对机械手臂进行编程和控制，实现自动化操作。
本文将详细介绍实验的步骤和结果，讨论编程与控制的方法和技巧，同时探讨PLC在工业自动化领域的应用前景。
1. 引言机械手臂是一种多关节、可精确控制的机械装置，广泛应用于制造业的自动化生产线上。
为了实现对机械手臂的准确控制，本实验采用PLC作为控制核心，并对其进行编程以实现操作。
2. 实验步骤2.1 硬件准备在进行机械手臂编程与控制之前，首先要准备好所需的硬件设备。
包括机械手臂本体、传感器、执行器等。
2.2 PLC编程PLC的编程是实现机械手臂自动化控制的关键步骤。
编程主要包括以下几个方面：2.2.1 输入与输出的定义在PLC编程中，需要明确输入与输出的信号。
以机械手臂为例，输入信号可能来自传感器，输出信号用于控制机械手臂运动。
2.2.2 逻辑程序的设计根据实际需求，设计逻辑程序来控制机械手臂的运动。
逻辑程序根据输入信号的状态来判断执行何种动作。
2.2.3 编程语言的选择PLC支持多种编程语言，常见的有Ladder Diagram、Function Block Diagram等。
根据实际情况选择合适的编程语言。
2.3 软件配置将编写好的PLC程序通过相应软件配置到PLC中。
配置过程中需要设置输入与输出的信号对应关系，确保程序能够正确运行。
3. 实验结果与分析经过实验，我们成功实现了对机械手臂的编程与控制。
机械手臂根据预设的逻辑程序，准确无误地完成了指定动作。
实验结果表明，PLC 编程可实现对机械手臂的有效控制，为工业自动化生产线的应用提供了有力支持。
4. 编程与控制的技巧与方法4.1 逻辑设计在编程过程中，首先要进行逻辑设计。
合理的逻辑设计能够减少编程过程中的错误，并提高程序的效率和可靠性。
4.2 错误处理在编程过程中，可能会遇到各种错误。
良好的错误处理机制能够及时发现问题并采取相应的措施进行修复，降低故障对系统的影响。
二自由度机械臂控制系统的设计与实现
二自由度机械臂控制系统的设计与实现一、引言机械臂是一种能模拟人类手臂运动的机电系统，广泛应用于工业生产、医疗辅助、科学研究等领域。
二自由度机械臂是指具有两个关节的机械臂，可以实现在平面内的运动。
本文将介绍二自由度机械臂控制系统的设计与实现。
二、系统架构设计1.机械结构设计机械臂的结构设计非常重要，要能够满足运动需求，并具有足够的稳定性和精度。
对于二自由度机械臂来说，通常采用两个旋转关节来实现运动。
关节的设计应考虑到负载能力、速度、精度等因素。
2.控制器设计机械臂的控制器是实现运动控制的核心部分。
控制器的设计应考虑到对关节运动的控制、轨迹规划、传感器数据采集等功能的支持。
常见的控制器包括伺服控制器、PLC控制器等。
3.传感器选择传感器用于获取机械臂关节位置、速度、负载等参数，是控制系统的重要组成部分。
根据需求可以选择编码器、力传感器等不同类型的传感器。
三、系统实现1.关节控制算法设计关节控制算法用于实现对机械臂关节运动的控制。
常见的控制算法包括PID控制算法、模糊控制算法等。
在设计控制算法时，需要考虑机械臂的动力学模型、非线性特性等因素。
2.轨迹规划算法设计轨迹规划算法用于生成机械臂运动的轨迹。
常见的轨迹规划算法包括直线插值、圆弧插值等。
在设计轨迹规划算法时，需要考虑机械臂的限制条件，如关节角度范围、运动速度等。
3.硬件连接与调试将控制器和传感器与机械臂相连，进行硬件连接。
通过调试软件和硬件的配合，实现对机械臂运动的控制。
在调试过程中需要对控制算法和轨迹规划算法进行调优，确保机械臂能够准确完成指定的运动。
四、系统测试与验证在实现机械臂控制系统后，需要进行系统测试与验证。
通过测试可以评估系统的性能，如运动的准确度和稳定性等。
验证测试是对系统的功能进行验证，确认系统是否满足设计要求。
同时，还可以针对系统进行性能优化，提升机械臂的运动速度和精度。
五、结论本文介绍了二自由度机械臂控制系统的设计与实现。
通过设计合理的机械结构、控制器、传感器和算法，可以实现对机械臂的精确控制。
机械手控制总结9篇
机械手控制总结9篇第1篇示例：机械手控制是现代工业自动化领域中非常重要的技术之一，它可以通过程序控制来完成复杂的操作任务，如搬运、装配、焊接等。
在很多工业生产领域，机械手已经取代了人工劳动，提高了生产效率和产品质量。
下面将从机械手控制的原理、分类、控制方法以及优缺点等方面进行总结。
一、机械手控制的原理机械手控制的原理是通过传感器采集目标物体的信息，然后由控制器对其进行处理，最后输出相应的控制信号驱动执行器实现目标动作。
传感器的作用是采集目标物体的位置、形状、颜色等信息，而控制器则根据传感器采集到的信息来计算出目标物体的位置和姿态，再通过控制算法生成相应的控制信号，驱动执行器完成动作。
根据不同的控制原理和结构特点，机械手控制可以分为多种类型，主要包括以下几种：1.基于位置的控制：通过设定目标位置和姿态，控制机械手执行相应的动作。
2.基于力控制：通过力传感器检测执行器以及目标物体之间的力，实现柔性操控和力量适应性。
3.基于视觉的控制：通过相机等视觉传感器采集目标物体信息，实现机械手对目标物体的识别和跟踪。
1.基于PID控制算法：PID控制算法是一种经典的控制算法，通过比例、积分、微分三个控制环节来调节执行器的输出。
2.基于模糊控制：模糊控制是一种适用于非线性系统的控制方法，通过模糊逻辑和模糊推理来实现目标控制。
3.基于神经网络控制：神经网络控制是一种模仿人脑神经元结构和工作原理的控制方法，能够应用于复杂系统的建模和控制。
1.优点：（1）提高生产效率：机械手可以24小时不间断工作，不受疲劳和情绪影响，能够大幅提高生产效率。
（2）提高产品质量：机械手运动精度高、重复性好，可保证产品加工的精度和一致性。
（3）减少人力成本：机械手可以代替人工进行危险、繁重和重复性工作，降低了人力成本。
2.缺点：（1）高成本：机械手的购买、安装和维护都需要巨额投资，对企业资金压力较大。
（2）技术要求高：机械手控制需要专业人员进行研发和维护，对技术人才的要求较高。
关于机械手臂控制方案的研究
关于机械手臂控制方案的研究摘要：本文通过机械手臂的动力学模型的创建和机械手臂的控制方案等，来对机械手臂的控制情况进行一些浅显的研究。
关键词：机械手臂控制方案随着科技的快速发展，运用机器来代替人工进行工业生产等已经成为一个重要发展趋势而受到广泛的关注。
因此，机械手臂的控制方案研究就成为了非常重要的科研项目。
本文就机械手臂的控制方案进行了一些研究。
1 机械手臂动力模型的构建1.1 机械手臂柔性体变形的描述柔性体变形的描述是作为机械手臂动力模型构建的基础，也是研究机械手臂控制方案的基础。
常见的柔性体变形的描述主要有以下几种方法：有限元法、有限段法以及拟态综合法等。
(1)有限元法。
有限元法是用于工业机械复杂结构运算的最广泛的数值解法。
它主要是将一个具有连续性的整体通过理想化成有限个单元集合体进行逐个求解。
也就是将复杂的问题进行简单化处理的一种算法。
尽管这种算法有广泛的应用，但其求解量非常的庞大，且所获得动力学求解方程也非常的复杂。
(2)有限段法。
这种算法主要是针对于一些细长的零件的描述。
将细长的零件进行分段，并将分段后的优先段作为刚体进行描述。
因此，有限段法的描述具有时变性、且只能够适用于小应变假设。
1.2 拟态综合法通过对系统中的子结构进行拟态，并综合拟态结果，构成整个系统的拟态。
这个过程是依靠于自由振动的特征值的求解来实现的，主要用于连杆变形的描述。
这种方法的计算量很少，所以计算速率很高，且方法简单。
但基于这种描述上的机械手臂的控制方案存在稳定性的问题。
2 建立动力学方程机械手臂的动力学模型主要分为连续动力学模型和离散动力学模型。
但无论是那种动力学模型的建立，都需要以矢量力学法和分析力学法作为基础研究方法进行研究。
常见的和比较成熟的动力学方程式是Newton-Euler公式和Lagrange方程。
此外还有变分原理、虚位移原理等。
2.1 Newton-Euler公式Newton-Euler公式可以很完整的表达系统的受力关系，是根据质心动量矩定理而来的隔离体动力方程，是很多动力学模型的规范形式，也是构建动力学模型的主要手段之一。
基于PLC的机械手臂控制课程设计
课程设计说明书课程设计说明书课程名称:电气控制PLC课程设计课程代码: XXXXXXXX 题目:基于PLC机械手控制系统学生姓名: X X 学号: XXXXXXXXXXXXX 年级/专业/班: XXXX级电气自动化X班学院(直属系) : XXXXXXX学院指导教师: X X学院名称：XXXXXX 专业：XXX 年级：2021级机械手控制系统设计一、选题背景及题目来源工业实际工程，可在天科TKPLC-A实验装置机械手装置的模拟控制实验区完本钱模拟实验。
二、训练目的〔1〕通过使用各根本指令，进一步熟悉掌握PLC的编程和程序调试；〔2〕学会绘制电气原理图及接线图；〔3〕选择电气元器件；〔4〕完成系统硬件和软件设计；〔5〕完成模拟实验；〔6〕编写技术文件。
三、要求实现的功能启动机械手，将物体从A处移动到B处，机械手将完成原位、下降、抓取、上升、右移、下降、放松、上升、左移、循环或者回到原位动作过程。
在执行动作时由限位开关对机械手位置进行控制，并且由双线圈二位电磁阀推动气缸完成。
提出改良方案：在机械手夹紧过程进行探究，增加压力传感器用于机械手爪压力并进行反响控制；增加超声波传感器检测物体是否滑落。
当物体出现滑落或操作错误时发出报警等。
四、实验设备1、安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机一台2、天科TKPLC-A实验装置3、机械手模块五、设计任务〔1〕根据控制要求分析控制及动作过程，设计硬件系统；〔2〕绘制电气原理图及PLC I/O接线图；〔3〕设计软件系统；〔4〕组成控制系统；〔5〕进行系统调试，实现〔三〕所要求的控制功能，完成模拟实验。
〔6〕撰写课程设计说明书。
六、参考资料1、天科TKPLC-A实验装置实验手册2、?S7-200可编程序控制器手册?，西门子技术效劳中心，四川省机械研究设计院，3、?现代电器控制及PLC应用技术?第2版，王永华，北京航空航天大学出版社指导教师： XX 签名日期： 2021 年 06 月 1日摘要可编程控制器是一种以微处理器为核心的工业控制装置。
机械手臂操作方法说明书
机械手臂操作方法说明书一、概述机械手臂是一种用于执行复杂任务的自动化装置。
本说明书旨在介绍机械手臂的操作方法，以帮助用户正确使用该设备，提高工作效率，确保工作安全。
二、安全提示1. 在操作机械手臂之前，请确保已经仔细阅读并理解本说明书，并严格遵守其中的操作规范和安全要求。
2. 在机械手臂运行时，严禁将手部或其他物体伸入运动范围内，以免造成人员伤害或设备损坏。
3. 在任何时候，不得随意调整机械手臂的工作参数，以免对生产和设备安全造成不利影响。
4. 长时间使用机械手臂时，注意设备的散热情况，并定期对设备进行维护保养，确保其正常运行。
5. 当机械手臂出现异常情况时，如发生故障或异常运动，请立即停止使用，并联系专业人员进行检修。
三、机械手臂操作步骤1. 启动机械手臂a. 确保机械手臂的电源连接正常，开关处于关闭状态。
b. 按下启动按钮，待指示灯亮起后，机械手臂完成自检程序，进入就绪状态。
2. 设置工作参数a. 使用操作面板上的功能键，输入所需的工作参数，如运动速度、力度等。
b. 根据工作需求，设置机械手臂的工作轨迹和要操作的物体位置。
3. 执行操作任务a. 按下执行按钮，机械手臂开始执行预设的操作任务。
b. 通过监控显示屏，观察机械手臂的运动状态，确保其正常工作。
c. 如需对操作进行调整或中途终止，可通过操作面板上的相应按钮来实现。
4. 完成操作任务a. 当机械手臂成功完成任务后，按下停止按钮，机械手臂停止工作。
b. 关闭机械手臂的电源开关，断开供电。
四、常见问题及解决方法1. 机械手臂无法启动解决方法：a. 检查电源是否连接正常，并确认电源开关是否打开。
b. 检查控制面板上的指示灯，如果未亮，请联系专业人员进行维修。
2. 机械手臂运动异常解决方法：a. 停止使用机械手臂，按下停止按钮，断开电源，然后联系专业人员检修。
b. 检查机械手臂是否超负荷工作，适当降低工作参数，避免超负荷造成设备异常。
c. 检查机械手臂的传感器和执行器是否正常，如有问题，请联系专业人员进行修复或更换。
机械臂的工具坐标系标定
机械臂的工具坐标系标定1.引言1.1 概述概述机械臂是一种能够模拟人类手臂运动的复杂机电一体化设备，广泛应用于工业自动化领域。
在机械臂的操作过程中，为了获得准确的姿态信息和执行精确的任务，工具坐标系的标定是至关重要的环节。
工具坐标系是指机械臂末端执行器（如夹爪、焊枪等）相对于机械臂末端关节坐标系的姿态和位置表示。
由于机械臂的运动和操作过程中，末端执行器可能会存在不可避免的误差和不确定性，因此需要通过工具坐标系的标定来准确描述末端执行器在空间中的位置和方向。
工具坐标系标定的基本原理是通过测量一系列已知位置和方向的目标点，利用数学模型和算法来确定机械臂末端执行器的坐标系。
标定的过程需要使用专门的标定设备和工具，利用机械臂的运动学和逆运动学计算方法来进行数据处理和分析。
工具坐标系标定对于机械臂的精度和准确性具有重要影响。
正确标定后的工具坐标系可以帮助机械臂实现更精确的定位和姿态控制，提高工作效率和质量。
同时，标定过程还可以为机械臂的故障诊断和维护提供可靠的依据。
本文将详细介绍机械臂工具坐标系的概念和意义，分析工具坐标系标定的原理和方法，并总结其对机械臂性能和应用的重要性。
另外，还将展望未来在工具坐标系标定方面的研究方向，以促进机械臂技术的进一步发展和应用。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构部分的主要目的是介绍整篇长文的组织结构，向读者展示文章内部内容的布局和组成部分，以帮助读者更好地理解和阅读文章。
本文的结构分为引言、正文和结论三个主要部分。
引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节。
在概述中，将简要介绍机械臂的工具坐标系标定的背景和重要性。
文章结构部分将详细介绍文章的组成部分和布局，包括引言、正文和结论三个部分，并简要阐述每个部分的内容。
目的部分将明确说明本文的目的和意义，即为读者提供关于机械臂的工具坐标系标定的相关知识和方法，以及该领域未来的研究方向。
正文部分将分为2.1节和2.2节。
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机械手臂位置控制原理：为了实现机械臂的位置控制，需使用电机时刻输出电磁转矩来平衡
机械臂的重力据。在控制达到目标位置的时候，使电机的转速为零，电机处于堵转状态，所
输出的力矩就是堵转转矩。在不同的电枢电压下，电机的堵转转矩不同。利用改变电枢电压
的方法完全可以实现对电机堵转转矩的控制，从而实现机械臂的位置控制。
位置控制的相关信号流程如图：首先，通过人机交互部分的按键来完成对系统的给定值输入，
其中包括目标位置和转动方向两项信息；然后，由DSP根据输入的目标位置，结算出应加
给电机的前馈控制量，并输出PWM波和方向信号给电机驱动电路，同时电码盘检测当前角
度，反馈给DSP；最后，DSP根据当前位置和目标位置的差值进行PID控制，调整输出的
PWM波占空比和方向；另外，人机交互部分中的液晶显示器负责实时显示控制过程中的各
项信息。
机械臂控制方法：假设机械臂的质量均匀分布，质心距联轴器的中心为l,机械臂运动的摩擦
系数为d，根据牛顿定律，得运动方程为：sindmglIu，式中mg为机械臂重
力，2*4/3Iml为机械臂转动惯量。设期望轨迹为(t)d，则跟踪误差为：de
设误差的动态特性满足方程：0eaebe 式中a,b为正常数。
根据代数稳定判据，针对二姐系统当系统闭环特征方程式的系数都大于零时，系统稳定，
0eaebe
的跟踪误差(t)e收敛于零。
引如辅助控制信号/u，考虑到前馈补偿，令控制规律为：/sindumgluI，
得/uIede，得到PD控制：/(daI)ebIeu，最终得控制规律为：
(daI)ebIeIsindmugl
可见，控制规律为“PD+前馈控制”。实际系统中
为了消除稳态误差，还要加入积分环节，所以最终采用的控制规律为“PD+前馈控制”控制