毕业设计（论文）-搬运机械手反解运动控制系统的设计.doc

目录 第一章 引言 1 1.1机械手的发展及应用 1 1.2机器人的分类 3 1.3工业机器人的发展现状以及在各国的产业发展及预测 4 1.4我国工业机器人发展现状及前景 6 1.5本论文的意义和研究内容 6 第二章 机械手的结构和功能及基本技术参数 8 2.1机械手的结构和功能 8 2.2机械手的基本参数 10 第三章 连杆坐标系间的变换矩阵 12 3.1 齐次坐标与手部位姿矩阵 12 3.2连杆坐标系间的齐次变换矩阵的表示方法 13 3.3连杆坐标系间变换矩阵的确定 13 第四章 机器人逆运动学 15 第五章 控制系统的设计 20 5.1 控制方式的确定 20 5.2选择PLC 21 5.2.1 PLC规模的估算 21 5.2.2PLC的选择 22 5.3可编程控制器（FX2N-64MR）结构功能介绍 23 5.4PLC的外部接线 23 5.5位置检测电路 23 5.6输入输出接口电路 25 5.6.1输入接口电路 25 5.6.2PLC输出接口电路 25 5.7 控制软件的设计 27 5.8梯形图及指令语句 28 结论与展望 29 参考文献 30 致 谢 31 附 录1 32 附 录2 33 附 录3 37 外文翻译 39 外文文献 46 搬运机械手反解运动控制系统的设计 （湘潭大学机械工程学院 ） 摘要：本文采用可编程控制器（PLC）对一五自由度搬运机械手的反解运动进行控制。根据机器人的位姿，用机器人反向运动学求出各个关节应转动的角度，通过传动比和各轴分辨率得到各对应电机的转角。然后利用光电编码器对直流电机的转轴转角进行检测，并对机械手的5个直流伺服电机进行正反转控制，从而实现了电机转轴的准确定位和机械手的运动控制。 关键字：机械手；反向运动学；编码器；PLC The Design of Conveyer Manipulator Counter-solution Movement Control System (Xiangtan university mechanical engineering institute Zhou Liujun) Abstract: This article adopts programmable controller（PLC) to control the anti-solution motion of a five freedom convey manipulator . According to the pose of robot ,using robot reverse kinematics solve for angle each arthvosis should turned , thereby solve for correspond corner of each motor with gear ratio and each shaft resolution.And then using photoelectric encoder detect the shaft corner of D.C.motor,and control the forward and reverse rotate of five DC servo motor on the manipulator . Accordingly, implement the pinpoint of the mortor shaft and the motion control of the manipulator . Key words: Manipulator; Reverse Kinematics; Encoder; PLC 第一章 引言 “工欲善其事，必先利其器”。人类在认识自然、改造自然、推动社会进步的过程中，不断地创造出各种各样为人类服务的工具，其中许多具有划时代意义。作为20世纪自动化领域的重大成就，机器人已经和人类社会的生产、生活密不可分。世间万物，人力是第一资源，社会进步是历史的必然，科学技术是第一生产力，就像其它科学技术的发明发现一样，机器人已经渐渐成为人类的好助手、好朋友。 作为机器人发展过程中的一个很重要的环节，机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。 1.1机械手的发展及应用 20世纪40年代中后期，机器人的研究与发明得到了更多人的关心与关注。20世纪50年代以后，美国橡树岭国家实验室开始研究能搬运核原料的遥控操纵机械手，如图1.1所示[1]。 图1.1 主从型遥控操纵机械手 这是