【正文】 了硬件部分的選型，包括 威綸觸摸屏、三菱 QD75 定位模塊、 Q00JCPU 及其輸入輸出的選擇 和 伺服控制系統(tǒng)等一些內(nèi)容。通過對(duì)三菱 Q 系列語言的學(xué)習(xí)， 用 GX Developer 實(shí)現(xiàn)了語言的編程 ， 并且 用 GX ConfiguratorQP 進(jìn)行參數(shù)設(shè)置、監(jiān)視和測(cè)試 。另外， 為了 能夠更加直觀的對(duì)機(jī)械手進(jìn)行監(jiān)視與調(diào)整，在 本次 設(shè)計(jì)中 完成了 對(duì) 人機(jī)界面的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞 ：機(jī)械手； QD75；伺服系統(tǒng)；人機(jī)界面 II The Design of Four DOF Handling Robot Based on QD75 Abstract In recent years, with the rapid development of science and technology, the products of motion control used in PLC have been rapidly developed. In some highrisk areas, in order to reduce the amount of labor and avoid accidents, robots have been widely used. The robots controlled by PLC have some advantages, such as simple operation , cheap price and so on .Therefore, the robots controlled by PLC appeared successfully. The design described the current situation of domestic and foreign and the trend of development and the significant of research, etc. Meanwhile, the design selected hardware part, including Weinview, Mitsubishi QD75 and Q00JCPU and its options of input and output as well as the servo system .Through the learn of language of the series of Mitsubishi Q, I achieved the program with GX Developer and I also set the parameter of GX ConfiguratorQP and achieved realtime monitoring. In addition, in order to monitor and adjust the robots more intuitive , the task designed a manmachine interface . Key words: Robot。 QD75。 servo system。 humanmachine interface 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒 論 設(shè)計(jì)的目的和意義 機(jī)械手在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中是一種重要的控制對(duì)象，它能夠按照一定的程序、軌跡，模擬人手的動(dòng)作，完成一系列的抓取、搬運(yùn)或者對(duì)工具進(jìn)行操作等動(dòng)作。另外，機(jī)械手在搬運(yùn)、切割、噴漆等各方面都得到了廣泛的應(yīng)用，使人們的生產(chǎn)和生活得到了很大的提高。特別是在高危險(xiǎn)、有毒、有放射性等惡劣的條件下，避免了大量的事故的發(fā)生，機(jī)械手在此方面具有明顯的優(yōu)勢(shì) [1]?？傊瑱C(jī)械手能夠更好的提高生產(chǎn)生活效率，改善人們的生活，釋放出大量的勞動(dòng)生產(chǎn)力，減輕人們的工作量，便于有節(jié)奏的生產(chǎn)，機(jī)械手易于維護(hù)，便于 安裝和使用。這些優(yōu)勢(shì)使其在國(guó)內(nèi)外都受到了大量的關(guān)注。 隨著在當(dāng)今社會(huì)中科技的發(fā)展，各種生產(chǎn)對(duì)于精度的要求也隨之提高，在很大程度上，使機(jī)械手在精度方面無法更好的滿足工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的現(xiàn)狀。另一方面，為了更好的節(jié)省勞動(dòng)生產(chǎn)力，提高生產(chǎn)效率，自動(dòng)化的要求也隨著社會(huì)的發(fā)展有了更高的要求。 可編程控制器（ PLC）在現(xiàn)代中是一種專業(yè)的工業(yè)控制裝置，在當(dāng)代工業(yè)中 PLC 得到了廣泛的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，各種科技都得到了高速的發(fā)展，可編程控制器自然也不例外，它在各個(gè)方面都取得了很大的發(fā)展與進(jìn)步，這使得可編程控制器不斷的向各個(gè)領(lǐng) 域發(fā)展，在各個(gè)中小型企業(yè)中它逐漸成為了自動(dòng)化的標(biāo)志。在當(dāng)代工業(yè)中， PLC控制系統(tǒng)向著簡(jiǎn)易化、可靠性好以及簡(jiǎn)單的操作等方面前進(jìn)，逐漸成為了現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。另外，在現(xiàn)代化的工業(yè)環(huán)境下， PLC 為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的制作生產(chǎn)做出了巨大的貢獻(xiàn)，特別是在硬件配置和軟件編程以及與網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)交流互換信息等方面具有不可磨滅的貢獻(xiàn) [2]。 近些年來，我國(guó)工業(yè)水平得到了很大的提高，社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)也變得更加激烈。在我國(guó)的各種中小型企業(yè)中，為了更好的節(jié)約成本，提高自己的競(jìng)爭(zhēng)力，獲得更好的收益，各種自動(dòng)化也成為了發(fā)展的主要方向。在此方面，三菱系 列的 PLC利用本身的優(yōu)勢(shì)取得了很大的市場(chǎng)，通過對(duì) CPU的組合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種特定應(yīng)用的需求。三菱 Q系列 PLC能夠?qū)Ω鞣N CPU進(jìn)行組合，能夠更加自由的連接，這使其在現(xiàn)代化生產(chǎn)中占據(jù)著不可替代的地位。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 設(shè)計(jì)項(xiàng)目發(fā)展?fàn)顩r 國(guó)內(nèi)方面：目前在一些機(jī)種方面， 像搬運(yùn)機(jī)械手、裝配安裝等各方面機(jī)械手，已經(jīng)基本掌握了現(xiàn)代化的技術(shù)，能夠很好的進(jìn)行各種設(shè)計(jì)和專業(yè)的制造。另外對(duì)于各種特殊的機(jī)械手來說，它們要在一些特殊的地方進(jìn)行工作，像水中、管道和各種高危險(xiǎn)高輻射的環(huán)境等，我國(guó)已經(jīng)基本解決了機(jī)械手在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方面的有關(guān)問題，能夠更 好的對(duì)機(jī)械手的內(nèi)部系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)的配置。而且我國(guó)的機(jī)械手在軟件方面也有了突破性的進(jìn)展，掌握了軟件設(shè)置的關(guān)鍵性技術(shù)（設(shè)計(jì)和編程方面的技術(shù)） [3]。另外，在我國(guó)機(jī)械手還更好的與現(xiàn)代化技術(shù)進(jìn)行了結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備之間的自動(dòng)通信，也能夠?qū)崿F(xiàn)各個(gè)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)與配合。我國(guó)在各種基礎(chǔ)元件方面也有了突破性的進(jìn)展，能夠更好的服務(wù)于我國(guó)的各行各業(yè)。我國(guó)對(duì)于機(jī)械手的發(fā)展主要是以下幾點(diǎn)：①不斷提高機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)速度、抓取物品的精確度和機(jī)械手的可靠性。②機(jī)械手能夠進(jìn)行精確的組合與重裝，形成了一個(gè)個(gè)的模塊。③在現(xiàn)代化的機(jī)械手更加趨向于網(wǎng) 絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化：多個(gè)器件集合成為一個(gè)或幾個(gè)小的個(gè)體。④在機(jī)械手方面，我國(guó)也將傳感器廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)中，使得傳感器成為了機(jī)械手工業(yè)的一個(gè)發(fā)展重點(diǎn)。 ⑤ 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于過程控制。 國(guó)外方面：在 60 年代末期美國(guó)已經(jīng)開始出現(xiàn) PLC 控制系統(tǒng)，經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，其技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，并且在各行各業(yè)的領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，機(jī)械手更是已經(jīng)趨向于智能化 [4]。在這些智能化的機(jī)械手中，獲得了一定的傳感能力，通過對(duì)外界各種條件的不斷變化，不斷的根據(jù)其做出相應(yīng)的變化，重點(diǎn)是不斷研究提高機(jī)械手的視覺功能和觸覺功能，能夠更好的感應(yīng)外 界條件的變化并作出動(dòng)作。隨著科技的發(fā)展，機(jī)械手不斷的向著小型化和微型化發(fā)展，突破傳統(tǒng)的機(jī)械領(lǐng)域，向著各種高端產(chǎn)業(yè)發(fā)起了挑戰(zhàn)。另外，國(guó)外的機(jī)械手已經(jīng)研究采用將攝像頭和各種傳感裝置與計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，組成各種機(jī)床，達(dá)到了更高的目的要求。 總之，我國(guó)的 PLC 在機(jī)械手方面的設(shè)計(jì)明顯趨于比較落后的地位，這就使我國(guó)自主開發(fā)的 PLC 不能在我國(guó)得到更好的發(fā)展與應(yīng)用。作為一名大學(xué)生，我們應(yīng)該更好的掌握PLC，學(xué)習(xí)更多的知識(shí)，適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)高速發(fā)展的要求。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 研究?jī)?nèi)容及目標(biāo) 用三菱 Q 系列語言實(shí)現(xiàn)編程，用 QD75 作為控制系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)對(duì)四自由度機(jī)械手的設(shè)計(jì)。 對(duì) 各個(gè)輸入輸出 接口進(jìn)行合理的 分配以及整體的流程 有一個(gè)清晰的布局，另外，掌握它們的 結(jié)構(gòu)等。 主要是實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)目標(biāo)： （ 1） 機(jī)械手的定位。 （ 2） 機(jī)械手的動(dòng)作，其中包括旋轉(zhuǎn)、抓 取 等。 （ 3） 機(jī)械手的復(fù)位功能。 另外， 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手的控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控， 還要利用威綸觸摸屏 設(shè)計(jì)一個(gè)完善的人機(jī)界面 。 本章小結(jié) 本章主要內(nèi)容是介紹選題的依據(jù)，并且指出了國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r，說明了其中的不足，這就督促我們掌握各方面的知識(shí)，更好的應(yīng)用于生產(chǎn)生活中。并且針對(duì)其做了研究?jī)?nèi)容和研究目的規(guī)劃。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 2 硬件 部分 設(shè)計(jì) 及選型 機(jī)械手的設(shè)計(jì) 下圖 21 是 本次設(shè)計(jì)中機(jī)械手的設(shè)計(jì)模型。 圖 21 機(jī)械手設(shè)計(jì)圖 本次設(shè)計(jì)的是四自由度搬運(yùn)機(jī)械手，也就是這個(gè)機(jī)械手有四個(gè)軸，包括機(jī)械手的前后伸縮、上下升降、底盤的旋轉(zhuǎn)和機(jī)械手夾持器的旋轉(zhuǎn)抓取。另外，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械手的監(jiān)視 和控制，需要一個(gè)觸摸屏，建立一個(gè)人機(jī)界面完成管理。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 威綸觸摸屏 產(chǎn)品系列介紹 WEINVIEW 是新一代嵌入式工業(yè)人機(jī)界面，它可以分為 MT8000 和 MT6000 兩種系列，根據(jù)采用的 CPU 不同 ， WEINVIEW 人 機(jī)界面分為 T 系列、 i 系列和 X 系列。 i系列和 X 系列具有更快的 CPU 和更大的內(nèi)存，從而具有更快的速度運(yùn)行，在這三個(gè)系列中，根據(jù)接口配置的不同，又可以分為 MT6000 系列通用型產(chǎn)品、 MT8000 系列網(wǎng)絡(luò)型產(chǎn)品和 MT8000 系列專業(yè)型產(chǎn)品 [5]。 WEINVIEW 人機(jī)界面的命名規(guī)則如圖 22 所示。 圖 22 WEINVIEW 人機(jī)界面的命名規(guī)則 例如，在本次設(shè)計(jì)中 我所 使用的 威綸觸摸屏的型號(hào)是 MT6070iH，表明 該威綸觸摸屏是 6000 系列， 具有 7 寸 LCD 的 觸摸屏， 屬于 i系列。 MT6070iH 威綸觸摸屏 ? 產(chǎn)品介紹 MT6070iH 是威綸通公司新開發(fā)的一代產(chǎn)品，采用 16： 9 的寬屏設(shè)計(jì)，具有 400MHz CPU 和 128MB 的內(nèi)存配置。與目前市場(chǎng)上的 200MHz CPU 相比較，該產(chǎn)品在反應(yīng)速度、通訊速度和下載速度等方面都有大幅度提高。 ? 產(chǎn)品特點(diǎn) IP65 面板防護(hù)等級(jí) LED 背光燈 T 表示 T 系列， i 表示 i系列， X 表示 X 系列 該數(shù)值表示 LCD 尺寸 ，070 表示 7 寸 LCD， 100表示 10寸 LCD以此類推 6 表示 6000 系列 8 表示 8000 系列 表示 WEINVIEW HMI 名稱的前綴 MT X XXX X 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 USB 主接口及 USB 從接口各一組 內(nèi)建電源隔離防護(hù)器 COM1 RS485 或 COM3 RS485 支持 MPI ，但同時(shí)間只能選擇其一使用 。 ? 規(guī)格說明 外殼材料：工業(yè)塑料 ， 顯示器： 7 寸 800480 65536 色 TFT LCD CPU:32Bit RISC 400MHz 內(nèi)存（ DRAM）： 64MB DDR2 on board 存儲(chǔ)空間： 128MB flash memory on board 通訊界面：三組異步串行通訊端口： COM1:RS232/RS485 2W/4W, COM2:RS232, COM3:RS232/RS485 2W host high speed device 電源輸入： 24177。20%VDC ,250mA@24VDC ? 端口功能簡(jiǎn)介 觸摸屏采用 24V 直流電源對(duì)其進(jìn)行供電，內(nèi)建電源隔離保護(hù)器。在與 PLC 的連接上， COM 端口提供了 RS232 /RS485 多種連接標(biāo)準(zhǔn)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)觸摸屏對(duì) PLC 的控制， 或 端口、以太網(wǎng)（有的設(shè)備只有兩者之一，并且使用以太網(wǎng)還需要設(shè)置威綸觸摸屏的 IP 地址）端口用于連接 PC 機(jī)， PC 機(jī)上的編程軟件 EasyBuider8000可以通過 USB 或以太網(wǎng)網(wǎng)線將事先編輯好的程序下載到威綸觸摸屏中 [6]。 可編程控制器（ PLC） PLC 的分類 PLC 產(chǎn)品可根據(jù)結(jié)構(gòu)形式和控制規(guī)模等進(jìn)行分