【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(lái)設(shè)置不同的控制字。當(dāng)X9閉合時(shí)，將DT200內(nèi)的設(shè)置傳入PLC，其中F151為數(shù)據(jù)寫(xiě)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(kāi)始的10個(gè)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(jì)中PLC控制3軸、4軸的步進(jìn)電機(jī)。其中DT112內(nèi)存放為點(diǎn)動(dòng)控制時(shí)的運(yùn)行速度。圖45 F172中控制字的設(shè)置（5）位置控制模塊的點(diǎn)動(dòng)控制程序位置控制模塊有單獨(dú)的指令來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的點(diǎn)動(dòng)運(yùn)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(kāi)或X0閉合時(shí)點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行結(jié)束。而示教可以通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，以下介紹本次設(shè)計(jì)的示教程序。當(dāng)機(jī)械手運(yùn)行到軌跡點(diǎn)1點(diǎn)后X8與XE閉合，將經(jīng)過(guò)特征點(diǎn)時(shí)機(jī)械手各軸的經(jīng)過(guò)值傳入數(shù)據(jù)寄存器中，完成示教過(guò)程。自動(dòng)運(yùn)行程序如下所示。位置控制模塊中兩軸的經(jīng)過(guò)值為H10A與H11A，H10A與H11A都為2個(gè)字節(jié)，通過(guò)對(duì)DT600內(nèi)賦值0而對(duì)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(huì)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(lèi)在危險(xiǎn)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(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)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(shí)現(xiàn)兩臺(tái)PLC控制多臺(tái)步進(jìn)電機(jī)共同動(dòng)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] ，電子工業(yè)出版社，2000，第1版，P1200[3] 殷際英，化學(xué)工業(yè)出版社，2005，第1版，P2078[4] 汪曉光，機(jī)械工業(yè)出版社，2003，第2版，P169[5] 劉寶延，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1997，第1版，P134140[6] 、應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)，第2版，機(jī)械工業(yè)出版社，2003，P25145[7] ,2005，第1版，機(jī)械工業(yè)出版社，P42153[8] 蔡自興．機(jī)器人學(xué)，第2版，清華大學(xué)出版社，2000，P1080[9] ，機(jī)械，2005，第1期總第32第1期，P4244[10] 俆錦康，南京工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)報(bào)），第2巻第1期，P2731[11] 張敏，石秀華，機(jī)械與電子，2005，第1期，P6567[12] 何芳，機(jī)電一體化，2003，第1期，P4749[13] 黃輝先，機(jī)床與液壓，2001，第5期，P9294[14] ，計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2002，每1期，P3132[15] 高德林，王康華．機(jī)器人學(xué)導(dǎo)輪．上海：上海交通大學(xué)出版社，2010致 謝十六周的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，但留給我思考的東西卻很多。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不但鞏固了以前學(xué)過(guò)的知識(shí)，同時(shí)，在田老師的辛勤指導(dǎo)下，我也學(xué)會(huì)了面對(duì)自己陌生的知識(shí)內(nèi)容時(shí)，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(shí)。通過(guò)本次設(shè)計(jì)使我從原來(lái)對(duì)機(jī)械手只了解皮毛到能根據(jù)要求規(guī)劃?rùn)C(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡，并對(duì)PLC的控制方法有了一定的掌握，擴(kuò)展了知識(shí)面，了解了整個(gè)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，使我受益非淺。通過(guò)這十六周的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)大學(xué)五年所學(xué)過(guò)的許多知識(shí)進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，同時(shí)，學(xué)到了許多新的知識(shí)。在今后的研究中應(yīng)更加深入的研究機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡的優(yōu)化，并提高機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)精度。本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手屬于工業(yè)機(jī)械手的一種，為六個(gè)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(shí)驗(yàn)，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(yùn)動(dòng)，各軸的經(jīng)過(guò)值大于示教所得的經(jīng)過(guò)值時(shí)中間繼電器R25閉合，說(shuō)明機(jī)械手完成了一示教點(diǎn)，并進(jìn)入下一示教點(diǎn)，此時(shí)通過(guò)R25停止該步程序并通過(guò)R25觸發(fā)R12閉合，使程序轉(zhuǎn)向下一步進(jìn)程序，驅(qū)動(dòng)機(jī)械手向下一示教點(diǎn)運(yùn)行。從以上程序可以看出當(dāng)R90閉合后，通過(guò)對(duì)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(shí)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(jì)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(guò)值分別存入DT20至DT28（7）自動(dòng)運(yùn)行程序 在運(yùn)行示教程序之后，便可以較為準(zhǔn)確的控制機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡。示教是手動(dòng)程序與自動(dòng)運(yùn)行程序配合使用，我們可以根據(jù)所選擇的特征點(diǎn)來(lái)控制機(jī)械手的不同關(guān)節(jié)步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作。但由于機(jī)械手在制造時(shí)存在有機(jī)械誤差因此我們可以通過(guò)示教的方法來(lái)求得機(jī)械手各個(gè)特征點(diǎn)的脈沖數(shù)。在程序中當(dāng)X8閉合時(shí)，將DT300數(shù)據(jù)表內(nèi)的數(shù)據(jù)寫(xiě)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(diǎn)動(dòng)運(yùn)行或反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行的狀態(tài)標(biāo)志。DT302內(nèi)儲(chǔ)存為電機(jī)初始速度，DT304內(nèi)儲(chǔ)存為電機(jī)最高速度，DT306內(nèi)存放加/減速時(shí)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(diǎn)動(dòng)控制指令，在用此指令時(shí)我們首先要設(shè)置控制字與運(yùn)行速度兩個(gè)參數(shù)。（4）PLC控制步進(jìn)電機(jī)的點(diǎn)動(dòng)程序 在本次設(shè)計(jì)中對(duì)每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)設(shè)置有點(diǎn)動(dòng)按鈕，通過(guò)點(diǎn)動(dòng)按鈕可以對(duì)每個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)控制。在此程序中H A0控制字表明該操作中為絕對(duì)控制，回零操作時(shí)為正向回零位，,回零點(diǎn)輸入與接近零點(diǎn)輸入低電平有較，零點(diǎn)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(gè)通道控制兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)同時(shí)工作。若下一次給DT428賦值時(shí)，該值大于當(dāng)前值時(shí)，方向?yàn)?FF；若該值小于當(dāng)前值時(shí)，方向?yàn)镺N；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(yùn)行時(shí)的起始速度；DT424內(nèi)存放為步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的最大速度；DT426內(nèi)存放加/減速時(shí)間，即為電機(jī)從起始速度運(yùn)行到最高速度或從最高速度運(yùn)行到起始速度的時(shí)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(gè)數(shù)，該值決定了步進(jìn)電機(jī)運(yùn)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(guò)F159串行數(shù)據(jù)通信指令將從DT120開(kāi)始16位數(shù)據(jù)從2號(hào)端口傳送給第2臺(tái)PLC實(shí)現(xiàn)通信。當(dāng)DT2810內(nèi)數(shù)據(jù)與DT85內(nèi)存儲(chǔ)的校驗(yàn)碼相同時(shí)，說(shuō)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(shí)PLC為自動(dòng)接收數(shù)據(jù)的，當(dāng)R9048閉合，說(shuō)明COM2口接收數(shù)據(jù)完成，在PLC接收數(shù)據(jù)完成時(shí)通過(guò)F70指令進(jìn)行校驗(yàn)。表41 2號(hào)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(hào)PLC的I/O分配輸入X01軸零點(diǎn)位置輸出Y03軸電機(jī)脈沖輸出X12軸零點(diǎn)位置Y13軸電機(jī)方向輸出X23軸零點(diǎn)位置Y34軸電機(jī)脈沖輸出X34軸零點(diǎn)位置Y44軸電機(jī)方向輸出X45軸零點(diǎn)位置Y6夾手氣動(dòng)電磁閘X5物品初始位置檢測(cè)傳感器X6物品終止位置檢測(cè)傳感器X7反轉(zhuǎn)功能鍵X8第1軸點(diǎn)動(dòng)起動(dòng)X9第2軸點(diǎn)動(dòng)起動(dòng)XA第3軸點(diǎn)動(dòng)起動(dòng)XB第4軸點(diǎn)動(dòng)起動(dòng)XC第5軸點(diǎn)動(dòng)起動(dòng)XE示教開(kāi)始XF自動(dòng)信號(hào)（2）位置控制模塊I/O如表43所示。 （317）上式中： —轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)過(guò)的角度 N—PLC輸出的脈沖數(shù) n—步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的細(xì)分?jǐn)?shù) —電機(jī)步距角4 PLC控制機(jī)械手運(yùn)動(dòng)軌跡軟件設(shè)計(jì)與分析（1）機(jī)械手運(yùn)動(dòng)過(guò)程方框圖圖41 機(jī)械手運(yùn)動(dòng)過(guò)程方框圖圖41中在控制機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中我們可以對(duì)機(jī)械手的軌跡進(jìn)行規(guī)劃，根據(jù)軌跡計(jì)算結(jié)果運(yùn)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?rùn)C(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡,根據(jù)軌跡求出幾個(gè)特征點(diǎn)，并分別運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)反解的方法來(lái)求得機(jī)械手的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角或根據(jù)公式35至310來(lái)求得剩余兩個(gè)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角。在軌跡規(guī)劃中為了減小計(jì)算量，由于機(jī)械手的夾手隨3軸動(dòng)作，即夾手只能只旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這種簡(jiǎn)化方法相比較運(yùn)動(dòng)學(xué)方程反解計(jì)算,大大減少了計(jì)算量與運(yùn)算時(shí)間,還為編制程序帶來(lái)了方便。） （313）為直角為鈍角，鈍角（＞180176。）或?yàn)橹苯菫殇J角，銳角、直角、鈍角（＜180176。）或?yàn)殁g角為銳角，銳角、直角、鈍角（＜180176。）或?yàn)殁g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(guò)整理簡(jiǎn)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(lái)求得、。 （32）上式中：—連桿4的連桿變換矩陣 —連桿4相對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)于連桿0的連桿變換方程（3）通過(guò)以上求得的運(yùn)動(dòng)方程來(lái)求解關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角。00070176?！?50176。000～120176。本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手為六個(gè)自由度關(guān)節(jié)型機(jī)器人，通過(guò)控制五臺(tái)步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)。模擬CP控制只要讓機(jī)器人記住軌跡的特征點(diǎn)節(jié)省了計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)單元，減少了計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。方案一中PTP控制方案雖然簡(jiǎn)單但對(duì)軌跡沒(méi)有太大的約束，只適用于對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡要求不高或不要求的場(chǎng)合。在A、B兩點(diǎn)中插入的C、D、E點(diǎn)稱(chēng)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(diǎn)到另一點(diǎn)，至于途中經(jīng)過(guò)的路徑是不重要的。該軌跡應(yīng)滿(mǎn)足以下條件：（1）軌跡應(yīng)能在搬運(yùn)物品的起始點(diǎn)與終點(diǎn)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(dòng)器連接時(shí)注意不要接錯(cuò)相。選擇合適的細(xì)分?jǐn)?shù)對(duì)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(duì)步距角的限制，細(xì)分功能完全是由驅(qū)動(dòng)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(wú)關(guān)。細(xì)分是驅(qū)動(dòng)器的一項(xiàng)十分重要的性能，步進(jìn)電機(jī)在驅(qū)動(dòng)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(dòng)器的可靠性與運(yùn)行壽命，因此可以將驅(qū)動(dòng)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(dòng)器散熱。利用驅(qū)動(dòng)器面板上六位拔碼開(kāi)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(shí)還需要對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行監(jiān)護(hù)，發(fā)現(xiàn)輸入異常也提供保護(hù)動(dòng)作。（3）推動(dòng)級(jí)推動(dòng)級(jí)的作用是將較小的信號(hào)加以放大，變成足以推動(dòng)驅(qū)動(dòng)級(jí)輸入的較大信號(hào)。（2）信號(hào)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(hào)送入信號(hào)放大與處理級(jí)。[5]圖24 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組成（1）環(huán)形分配器環(huán)形分配器用來(lái)接受來(lái)自控制器的CP脈沖，并按步進(jìn)電動(dòng)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(hào)。脫機(jī)信號(hào)低電平有效，這時(shí)電機(jī)相電流被切斷，轉(zhuǎn)子處于自