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机器人在瓦楞纸生产中基础应用的研究

作　者: 刘月
导　师: 施卫省
学　校: 昆明理工大学
专　业: 农业电气化与自动化
关键词: 机器人技术机械手臂电气设备选型研究
分类号: TS734
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

我国是农业大国,农产品生产面临着保存、运输的问题。瓦楞纸箱因其具重量轻、抗压性强、成本低、环保等诸多优点而得到了广泛的使用。但是瓦楞纸制造业处于劳动密集型产业,大部分工序是枯燥的重复动作且需人工完成。在生产中还要用到高温的PVA粘合剂,对工人的人身安全造成了隐患。将基于机器人技术的机械手臂引入瓦楞纸制造中,可以大幅度的代替人工,有利于向资本密集型转变；机械手臂从事枯燥的重复运动,有效的降低了次品率；代替人工接触PVA粘合剂,保障了工人的人身安全。本文首先介绍了机械手臂的硬件设计,其中电气设备的选型原则是：(1)价格低；(2)功能全；(3)工作稳定。结合实际的工作需要,最终确定步进电机、步进电机驱动器、减速机和光电轴角编码器等电气元件的型号。采用OMRON公司制造的PLC:CP1H X40DT-D为控制器；利用CP1H软件编辑程序,实现对机械大、小臂运功的控制。在实际控制中,为了解决机械大、小臂运动连贯一致的问题,提出了划分步进电机转动区间的概念。研究中,分别讨论了为200、300、400、500、600、700、800、1000(各数值为步进电机轴转动的角度,单位：度)时机械手臂的运动情况,利用MATLAB软件绘出其速度变化曲线,结合理论公式的计算,得出最优选择是区间400。总结出选取最优区间的原则是：一、是否超过理论区间；二、在满足(一)条件下,机械大、小臂分别到达标定点的时间差最小、区间值最小。在文章最后,讨论了实际的安装和调试中遇到的一些突发事件及其处理的办法。对今后的学习和工作具有一定的指导意义。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-8
第一章机器人在农业包装上的应用概况  8-15
  1.1 引言  8-9
  1.2 机器人的定义  9-10
  1.3 国内外机器人研究动态  10-11
  1.4 机器人研究展望  11-12
    1.4.1 应用范围遍及工业、农业、科技和国防的各个领域  11-12
    1.4.2 机器人向智能化方向发展  12
  1.5 瓦楞纸板的历史  12
  1.6 瓦楞纸板的构成  12-13
  1.7 机器人在瓦楞纸制造上应用的社会效益  13
  1.8 机器人在瓦楞纸制造上应用的经济效益  13-14
  1.9 结论  14-15
第二章机械手臂的硬件设计及电气设备的选型  15-39
  2.1 引言  15
  2.2 机械手臂系统介绍  15-17
    2.2.1 机械手臂系统方块图  15-16
    2.2.2 机械手臂系统电气图  16-17
  2.3 电气设备选型  17-38
    2.3.1 步进电机的选型  17-25
    2.3.2 步进电机驱动器  25-30
    2.3.3 减速机  30-32
      2.3.3.1 搭配减速机的问题  30-31
      2.3.3.2 蜗轮蜗杆减速机的原理  31
      2.3.3.3 蜗轮蜗杆传动的特点  31-32
    2.3.4 增量式光电轴角编码器  32-35
      2.3.4.1 编码器的分类  32
      2.3.4.2 光电轴角编码器  32-33
      2.3.4.3 增量式光电轴角编码器  33-35
    2.3.5 限位开关  35-37
    2.3.6 继电器  37-38
  2.4 结论  38-39
第三章机械手臂的软件设计  39-46
  3.1 引言  39-40
  3.2 编程软件介绍  40-41
    3.2.1 OMRON介绍  40
    3.2.2 OMRON可编程控制器PLC(Programmable logic Controller)  40-41
  3.3 程序的编写  41-45
    3.3.1 机械大、小臂运动的程序  42-43
    3.3.2 机械大、小臂急停程序  43
    3.3.3 机械大、小臂标定程序  43-44
    3.3.4 机械大、小臂运动控制程序  44-45
      3.3.4.1 各自速度模式  44
      3.3.4.2 联动模式  44-45
      3.3.4.3 带区间的联动模式  45
  3.4 结论  45-46
第四章机械手臂运动分析及对策  46-60
  4.1 引言  46
  4.2 机械手臂运动连贯性的分析及对策  46-49
    4.2.1 各自速度模式  47-48
    4.2.2 联动模式  48
    4.2.3 带区间的联动模式  48-49
  4.3 机械手臂运动一致性的分析及对策  49-51
  4.4 最优区间的选择及标准  51-59
  4.5 结论  59-60
第五章硬件安装中的突发事件及解决办法  60-69
  5.1 引言  60
  5.2 机械手臂的组装及问题  60-61
  5.3 步进电机驱动的安装及问题  61-63
  5.4 限位开关的安装及问题  63-65
  5.5 电控箱的制作及问题  65-67
  5.6 结论  67-69
第六章总结与展望  69-71
  6.1 论文工作总结  69
  6.2 进一步研究展望  69-71
致谢  71-72
参考文献  72-76
附录A  76

机器人在瓦楞纸生产中基础应用的研究

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