【正文】 序中DT200為數(shù)據(jù)表的首地址，存放的是控制字，我們可以根據(jù)控制要求的不同來設(shè)置不同的控制字。當(dāng)X9閉合時，將DT200內(nèi)的設(shè)置傳入PLC，其中F151為數(shù)據(jù)寫入指令，在此指令中KO為位置控制模塊所在的單元數(shù)，從DT200的首地址開始的10個字節(jié)傳入位置控制模塊的共享寄存器H110內(nèi)。在此設(shè)計中PLC控制3軸、4軸的步進(jìn)電機(jī)。其中DT112內(nèi)存放為點動控制時的運行速度。圖45 F172中控制字的設(shè)置（5）位置控制模塊的點動控制程序位置控制模塊有單獨的指令來控制步進(jìn)電機(jī)的點動運行，此程序如下。位置控制模塊按照共享寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)輸出脈沖。直至X8斷開或X0閉合時點動運行結(jié)束。而示教可以通過軟件編程來實現(xiàn)，以下介紹本次設(shè)計的示教程序。當(dāng)機(jī)械手運行到軌跡點1點后X8與XE閉合，將經(jīng)過特征點時機(jī)械手各軸的經(jīng)過值傳入數(shù)據(jù)寄存器中，完成示教過程。自動運行程序如下所示。位置控制模塊中兩軸的經(jīng)過值為H10A與H11A，H10A與H11A都為2個字節(jié)，通過對DT600內(nèi)賦值0而對H10A與H11A清零復(fù)位。因此該程序采用步進(jìn)控制。結(jié) 論當(dāng)今社會機(jī)器人已深入到人們的生產(chǎn)與生活中，機(jī)器人的使用大大減少人們工作量，代替人們從事單調(diào)的工作，并能代替人類在危險與有毒性環(huán)境中工作，極大的提高了生產(chǎn)效率與工作精度。通過本次畢業(yè)設(shè)計對機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)與基本控制方法有一定的了解，大致掌握了機(jī)械手軌跡規(guī)劃的方法，采用RS232串行通信實現(xiàn)兩臺PLC控制多臺步進(jìn)電機(jī)共同動作，掌握松下位置控制模塊的基本使用功能與控制方法。參考文獻(xiàn)[1] ，北京航天航空大學(xué)出版社出版，1994，第1版，P1224[2] 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謝十六周的畢業(yè)設(shè)計結(jié)束了，但留給我思考的東西卻很多。通過本次畢業(yè)設(shè)計，我不但鞏固了以前學(xué)過的知識，同時，在田老師的辛勤指導(dǎo)下，我也學(xué)會了面對自己陌生的知識內(nèi)容時，要仔細(xì)去研究，理清它的思路、掌握它的脈絡(luò)，并根據(jù)這些去學(xué)習(xí)相關(guān)的知識。通過本次設(shè)計使我從原來對機(jī)械手只了解皮毛到能根據(jù)要求規(guī)劃機(jī)械手的運動軌跡，并對PLC的控制方法有了一定的掌握，擴(kuò)展了知識面，了解了整個運動系統(tǒng)的設(shè)計過程，使我受益非淺。通過這十六周的畢業(yè)設(shè)計，我對大學(xué)五年所學(xué)過的許多知識進(jìn)行了實際應(yīng)用，同時，學(xué)到了許多新的知識。在今后的研究中應(yīng)更加深入的研究機(jī)械手的運動軌跡的優(yōu)化，并提高機(jī)械手的運動精度。本次設(shè)計的機(jī)械手屬于工業(yè)機(jī)械手的一種，為六個自由度的關(guān)節(jié)型機(jī)械手，該機(jī)械手雖屬于教學(xué)實驗，但從基本結(jié)構(gòu)與功能上反映了工業(yè)機(jī)器人的基本特征，具有一定的代表性。當(dāng)機(jī)械手運動，各軸的經(jīng)過值大于示教所得的經(jīng)過值時中間繼電器R25閉合，說明機(jī)械手完成了一示教點，并進(jìn)入下一示教點，此時通過R25停止該步程序并通過R25觸發(fā)R12閉合，使程序轉(zhuǎn)向下一步進(jìn)程序，驅(qū)動機(jī)械手向下一示教點運行。從以上程序可以看出當(dāng)R90閉合后，通過對DT400數(shù)據(jù)表進(jìn)行賦值設(shè)置控制字、初始速度、最高速度、加/速時間、輸出脈沖數(shù)與終止速度。DT90052為16位寄存器，其中DT90052高8位中的前4位（第12位第15位）用于指定高速計數(shù)器的通道，給第一通道CH0復(fù)位便是給DT90052賦值H9。從上文的程序中可以看出在X8閉合后，機(jī)械手各軸的經(jīng)過值分別存入DT20至DT28（7）自動運行程序 在運行示教程序之后，便可以較為準(zhǔn)確的控制機(jī)械手的運動軌跡。示教是手動程序與自動運行程序配合使用，我們可以根據(jù)所選擇的特征點來控制機(jī)械手的不同關(guān)節(jié)步進(jìn)電機(jī)動作。但由于機(jī)械手在制造時存在有機(jī)械誤差因此我們可以通過示教的方法來求得機(jī)械手各個特征點的脈沖數(shù)。在程序中當(dāng)X8閉合時，將DT300數(shù)據(jù)表內(nèi)的數(shù)據(jù)寫入位置控制模塊，并發(fā)出觸發(fā)脈沖使Y103或Y104閉合，Y103或Y104為位置控制模塊正轉(zhuǎn)點動運行或反轉(zhuǎn)點動運行的狀態(tài)標(biāo)志。DT302內(nèi)儲存為電機(jī)初始速度，DT304內(nèi)儲存為電機(jī)最高速度，DT306內(nèi)存放加/減速時間。F172指令輸入PLC，PLC根據(jù)DT110內(nèi)的設(shè)置輸出脈沖，脈沖輸出通道為2通道。在以上程序中F172為點動控制指令，在用此指令時我們首先要設(shè)置控制字與運行速度兩個參數(shù)。（4）PLC控制步進(jìn)電機(jī)的點動程序 在本次設(shè)計中對每個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)設(shè)置有點動按鈕，通過點動按鈕可以對每個關(guān)節(jié)進(jìn)行點動控制。在此程序中H A0控制字表明該操作中為絕對控制，回零操作時為正向回零位，,回零點輸入與接近零點輸入低電平有較，零點尋找有效，極限輸入高電平有效。本次所選用的位置控制模塊可以有兩個通道控制兩臺步進(jìn)電機(jī)同時工作。若下一次給DT428賦值時，該值大于當(dāng)前值時，方向為0FF；若該值小于當(dāng)前值時，方向為ON；而輸出的脈沖數(shù)為當(dāng)前值與目標(biāo)值的差值。圖44 F171中控制字的設(shè)置DT422內(nèi)存放步進(jìn)電機(jī)運行時的起始速度；DT424內(nèi)存放為步進(jìn)電機(jī)運行時的最大速度；DT426內(nèi)存放加/減速時間，即為電機(jī)從起始速度運行到最高速度或從最高速度運行到起始速度的時間；DT428內(nèi)存放為步進(jìn)電機(jī)的脈沖數(shù)，即PLC輸出的脈沖個數(shù)，該值決定了步進(jìn)電機(jī)運行的位移量；DT430為步進(jìn)電機(jī)的最終值為0。其指令為F171。最后通過F159串行數(shù)據(jù)通信指令將從DT120開始16位數(shù)據(jù)從2號端口傳送給第2臺PLC實現(xiàn)通信。當(dāng)DT2810內(nèi)數(shù)據(jù)與DT85內(nèi)存儲的校驗碼相同時，說明數(shù)據(jù)傳送正確，我們便可將傳送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為十六進(jìn)制數(shù)存入DT 90內(nèi)。R9048為COM2口接收結(jié)束標(biāo)志，在串行通信時PLC為自動接收數(shù)據(jù)的，當(dāng)R9048閉合，說明COM2口接收數(shù)據(jù)完成，在PLC接收數(shù)據(jù)完成時通過F70指令進(jìn)行校驗。表41 2號PLC的I/O分配輸出Y05軸電機(jī)脈沖輸出Y15軸電機(jī)方向輸出表42 1號PLC的I/O分配輸入X01軸零點位置輸出Y03軸電機(jī)脈沖輸出X12軸零點位置Y13軸電機(jī)方向輸出X23軸零點位置Y34軸電機(jī)脈沖輸出X34軸零點位置Y44軸電機(jī)方向輸出X45軸零點位置Y6夾手氣動電磁閘X5物品初始位置檢測傳感器X6物品終止位置檢測傳感器X7反轉(zhuǎn)功能鍵X8第1軸點動起動X9第2軸點動起動XA第3軸點動起動XB第4軸點動起動XC第5軸點動起動XE示教開始XF自動信號（2）位置控制模塊I/O如表43所示。 （317）上式中： —轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)過的角度 N—PLC輸出的脈沖數(shù) n—步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器的細(xì)分?jǐn)?shù) —電機(jī)步距角4 PLC控制機(jī)械手運動軌跡軟件設(shè)計與分析（1）機(jī)械手運動過程方框圖圖41 機(jī)械手運動過程方框圖圖41中在控制機(jī)械手的運動過程中我們可以對機(jī)械手的軌跡進(jìn)行規(guī)劃，根據(jù)軌跡計算結(jié)果運行機(jī)械手。我們根據(jù)方案2采用模擬CP控制預(yù)先規(guī)劃機(jī)械手的運動軌跡,根據(jù)軌跡求出幾個特征點，并分別運用運動學(xué)反解的方法來求得機(jī)械手的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角或根據(jù)公式35至310來求得剩余兩個關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角。在軌跡規(guī)劃中為了減小計算量，由于機(jī)械手的夾手隨3軸動作，即夾手只能只旋轉(zhuǎn)運動。這種簡化方法相比較運動學(xué)方程反解計算,大大減少了計算量與運算時間,還為編制程序帶來了方便。） （313）為直角為鈍角，鈍角（＞180176。）或為直角為銳角，銳角、直角、鈍角（＜180176。）或為鈍角為銳角，銳角、直角、鈍角（＜180176。）或為鈍角為直角，銳角、直角、鈍角（＜180176。我們可以分別求出每種不同組合狀態(tài)下機(jī)械手在直角坐標(biāo)系下的位移量X與Y，經(jīng)過整理簡化后我們可以將27種狀態(tài)整理得出以下六種狀態(tài)，機(jī)械手在直角坐標(biāo)系下六種狀態(tài)的位移量如下所示。因此，只要控制好機(jī)械手2軸至 4軸各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角就可以控制機(jī)械手的定位精度。 （34） 來求得、。 （32）上式中：—連桿4的連桿變換矩陣 —連桿4相對于連桿3的連桿變換方程—連桿3的連桿變換矩陣 —連桿4相對于連桿2的連桿變換方程—連桿2的連桿變換矩陣 —連桿4相對于連桿1的連桿變換方程—連桿1的連桿變換矩陣 —連桿4相對于連桿0的連桿變換方程（3）通過以上求得的運動方程來求解關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角。00070176。～150176。000～120176。本次設(shè)計的機(jī)械手為六個自由度關(guān)節(jié)型機(jī)器人，通過控制五臺步進(jìn)電機(jī)來控制機(jī)械手的運動。模擬CP控制只要讓機(jī)器人記住軌跡的特征點節(jié)省了計算機(jī)的存儲單元，減少了計算機(jī)的運算速度。方案一中PTP控制方案雖然簡單但對軌跡沒有太大的約束，只適用于對運動軌跡要求不高或不要求的場合。在A、B兩點中插入的C、D、E點稱為插值或插補(bǔ)。在軌跡規(guī)劃有以下幾種方法[8]：（1）PTP控制（point to point control）這種控制方式只限于從一點到另一點，至于途中經(jīng)過的路徑是不重要的。該軌跡應(yīng)滿足以下條件：（1）軌跡應(yīng)能在搬運物品的起始點與終點之間。3軌跡規(guī)劃與方案選擇機(jī)械手的在工作中起到了物品夾持與下放的作用。本次選用的步進(jìn)電機(jī)為兩相四線制，圖25中電樞繞組為串聯(lián)連接，其中A＋、A、B＋、B為電樞的四根引線，在與驅(qū)動器連接時注意不要接錯相。選擇合適的細(xì)分?jǐn)?shù)對是十分重要的，細(xì)分?jǐn)?shù)越大，電機(jī)步距角就越小，機(jī)械手控制的就越精確。在細(xì)分之下可以彌補(bǔ)機(jī)械加工對步距角的限制，細(xì)分功能完全是由驅(qū)動器靠精確控制電機(jī)的相電流所產(chǎn)生的，與電機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)無關(guān)。細(xì)分是驅(qū)動器的一項十分重要的性能，步進(jìn)電機(jī)在驅(qū)動器上選擇合適的細(xì)分?jǐn)?shù)下將步進(jìn)電機(jī)原有的步距角細(xì)分成不同的等分。有效的散熱可以提高驅(qū)動器的可靠性與運行壽命，因此可以將驅(qū)動器固定在金屬機(jī)箱上，并在接觸面上加硅脂等導(dǎo)熱材料或外加散熱風(fēng)扇協(xié)助驅(qū)動器散熱。利用驅(qū)動器面板上六位拔碼開關(guān)中第3位的組合可以得出不同的細(xì)分狀態(tài)（具體選擇方式如表22）。有時還需要對輸入信號進(jìn)行監(jiān)護(hù)，發(fā)現(xiàn)輸入異常也提供保護(hù)動作。（3）推動級推動級的作用是將較小的信號加以放大，變成足以推動驅(qū)動級輸入的較大信號。（2）信號放大與處理從環(huán)形分配器輸出的各相導(dǎo)通或截止的信號送入信號放大與處理級。[5]圖24 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器組成（1）環(huán)形分配器環(huán)形分配器用來接受來自控制器的CP脈沖，并按步進(jìn)電動機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)換表要求的狀態(tài)順序產(chǎn)生各相導(dǎo)通或截止的信號。脫機(jī)信號低電平有效，這時電機(jī)相電流被切斷，轉(zhuǎn)子處于自