【正文】 間應(yīng)不小于10181。有時(shí)還承擔(dān)電平轉(zhuǎn)換的作用。若所選的細(xì)分?jǐn)?shù)為32細(xì)分，176。在工作中機(jī)械手先移到工件的指定位置，隨后夾起物品，按照指定的軌跡運(yùn)動(dòng)到下放物品的位置下放物品。且PTP控制中在A、B兩點(diǎn)間應(yīng)無(wú)障礙物，否則機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)過(guò)程對(duì)軌跡沒(méi)有明確要求易碰撞到障礙物而造成事故。30019．20150176。機(jī)械手2軸至 4軸結(jié)構(gòu)示意如圖31 所示。） （311）、為直角，鈍角（＞180176。在實(shí)際控制過(guò)程中由于機(jī)械的誤差我們還可根據(jù)示教的方法來(lái)求得軌跡中各特征點(diǎn)實(shí)際脈沖數(shù)，我們可以通過(guò)手動(dòng)的調(diào)整的方法通過(guò)軟件監(jiān)控機(jī)械手各通道中步進(jìn)電機(jī)的經(jīng)過(guò)值，將軟件監(jiān)控經(jīng)過(guò)值與理論計(jì)算值相比較求出兩值的偏差，以提高控制精度。這一過(guò)程通過(guò)F72AHEX指令來(lái)實(shí)現(xiàn)，該指令是將DT81內(nèi)8位ASCⅡ碼轉(zhuǎn)化成十六進(jìn)制數(shù)存入DT90中。FPΣ型PLC有兩個(gè)通道能通過(guò)F171指令獨(dú)立的輸出脈沖，輸出通道如表44所示。其中DT110內(nèi)存放為控制字，控制字為H22表明為減計(jì)數(shù)，方向輸出為OFF，我可以根據(jù)需要設(shè)置不同的控制字來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，控制字的具體設(shè)置如圖45所示。示教程序還具了較好的適應(yīng)性，在今后的實(shí)驗(yàn)中可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求通過(guò)示教的方法為機(jī)械手示教不同的運(yùn)動(dòng)軌跡。3）自動(dòng)運(yùn)行程序自動(dòng)運(yùn)行程序是機(jī)械手自動(dòng)執(zhí)行示教后所規(guī)劃軌跡，按示教軌跡逐步運(yùn)行示教各個(gè)特征點(diǎn)。而且，我將以前所學(xué)的知識(shí)與新知識(shí)很快地融會(huì)貫通，并將其應(yīng)用到實(shí)際中，使理論與實(shí)際真正地掛上鉤。由于本人的能力有限，使本次設(shè)計(jì)存在了不足之處，望各位老師能給予幫助，將這次設(shè)計(jì)做的更加完善。表45 DT90052功能設(shè)置DT90052低四位設(shè)置設(shè)置后的功能HO（0000）不進(jìn)行軟件設(shè)置H1（0001）進(jìn)行軟件設(shè)置H2（0010）禁止計(jì)數(shù)H4（0100）禁止硬件復(fù)位H8（1000）停止輸出脈沖（清除指令）H9（1001）進(jìn)行軟件復(fù)位、停止輸出脈沖 在對(duì)位置控制模塊經(jīng)過(guò)值進(jìn)行復(fù)位可通過(guò)F151指令進(jìn)行軟件復(fù)位。Y103或Y104閉合時(shí)，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。在調(diào)試機(jī)械手的過(guò)程中我們可以通過(guò)點(diǎn)動(dòng)控制來(lái)進(jìn)行機(jī)械手的調(diào)整，以獲得所需的運(yùn)動(dòng)軌跡。F171指令是PLC輸出脈沖指令，該指令中DT 420表明PLC按DT420數(shù)據(jù)表內(nèi)所設(shè)置的內(nèi)容發(fā)出脈沖；K0表明步進(jìn)電機(jī)輸出脈沖/方向通道為0通道，K2表明步進(jìn)電機(jī)輸出脈沖/方向通道為2通道。F70指令為區(qū)塊檢查碼指令，在F70指令中K0為區(qū)塊檢查的方法，K0為加，K1為減，K2為執(zhí)行或運(yùn)算。因此在實(shí)際中我們中控制機(jī)械手的4個(gè)軸同時(shí)動(dòng)作。） （39） 為銳角為鈍角， 鈍角（＞180176。圖31 機(jī)械手簡(jiǎn)化示意圖1—為機(jī)械手2軸轉(zhuǎn)角 L1—2軸長(zhǎng)度2—為機(jī)械手3軸轉(zhuǎn)角 L2—3軸長(zhǎng)度3—為機(jī)械手4軸轉(zhuǎn)角 L3—4軸長(zhǎng)度從以上的軌跡規(guī)劃的方法中我們可以發(fā)現(xiàn)求機(jī)械手運(yùn)動(dòng)中特征的插補(bǔ)點(diǎn)是求解的關(guān)鍵，使用運(yùn)動(dòng)學(xué)方程反解的方法計(jì)算量較大。290176。插入插補(bǔ)點(diǎn)進(jìn)行的PTP控制稱為模擬CP控制。圖25 步進(jìn)電機(jī)電氣原理圖（2）步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊圖26 驅(qū)動(dòng)模塊連接圖圖26中由于PLC與位置控制模塊的輸出電壓為＋24V,因此PLC與位置控制模塊連接時(shí)要連接保護(hù)電路將電壓降至＋5V。表21 驅(qū)動(dòng)器拔碼開(kāi)關(guān)的電流選擇567IONONONONONOFFOFFONONOFFONOFFONOFFONONOFFOFFOFFOFFONOFFOFFOFF3A表22 驅(qū)動(dòng)器拔碼開(kāi)關(guān)細(xì)分?jǐn)?shù)的選擇123細(xì)分?jǐn)?shù)ONONON保留OFFONON64細(xì)分ONONOFF8細(xì)分OFFONOFF4細(xì)分ONOFFON32細(xì)分OFFOFFON16細(xì)分ONOFFOFF半步OFFOFFOFF整步步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速與其控制脈沖的頻率成正比，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)在低頻下運(yùn)行時(shí)，其轉(zhuǎn)速必然很低，而為了保證系統(tǒng)的定位精度，脈沖當(dāng)量即步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)一個(gè)步距角時(shí)，機(jī)械手移動(dòng)的距離又不能太大，這兩個(gè)因素合在一起，帶來(lái)可一個(gè)突出的問(wèn)題：定位時(shí)間太長(zhǎng)，為了保證定位精度，脈沖信號(hào)當(dāng)量不能太大，但卻影響了定位速度。信號(hào)放大的作用是將環(huán)形分配器的輸出信號(hào)加以放大，轉(zhuǎn)換成足夠大的信號(hào)送入推動(dòng)級(jí)。驅(qū)動(dòng)器一般有以下幾部分組成：公共端、信號(hào)輸入部分、輸出部分等。一般來(lái)說(shuō)，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上。在對(duì)步進(jìn)電機(jī)控制過(guò)程中除了PLC通過(guò)編程對(duì)步進(jìn)電機(jī)發(fā)出控制脈沖以達(dá)到控制步進(jìn)電機(jī)的目的。位置控制開(kāi)始屬于時(shí)間輸入，可接外部控制。脈沖輸出能實(shí)現(xiàn)四種形式：脈沖/信號(hào)輸出，CW/CWW輸出。（2） 快速的CPU處理速度 FP系列機(jī)中CPU速度均優(yōu)于同類(lèi)產(chǎn)品，小型機(jī)尤為突出。如采用LC、型濾波網(wǎng)絡(luò)，對(duì)高頻干擾信號(hào)有良好的抑制作用。在搬運(yùn)物品的終止點(diǎn)也安放傳感器，通過(guò)傳感器發(fā)出的檢測(cè)信號(hào)控制機(jī)械手下放物品，以達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。5）基座基座是整個(gè)機(jī)器人的支持部分，因此該部件具有足夠的剛性與穩(wěn)定性。在本次設(shè)計(jì)中的機(jī)械手由步進(jìn)電機(jī)控制運(yùn)動(dòng)，而步進(jìn)電機(jī)的控制又是由PLC與位置控制模塊來(lái)控制。在工業(yè)中常用于弧焊、點(diǎn)焊、噴漆、搬運(yùn)、夾持物品等等。機(jī)器人能代替人類(lèi)自動(dòng)地遠(yuǎn)距離處理長(zhǎng)尺寸、大重量、大體積的物體，能進(jìn)行復(fù)雜作業(yè)，能在大范圍內(nèi)進(jìn)行多種檢測(cè)處監(jiān)視。 1949年，美國(guó)需要研制新型的軍用飛機(jī)，這種飛機(jī)的零件要用機(jī)械加工出來(lái)。of18世紀(jì)瑞士鐘表匠德羅斯父子制造了機(jī)器人玩具，由彈簧驅(qū)動(dòng)，用凸輪控制，可以寫(xiě)字，彈風(fēng)琴。據(jù)資料表明：僅2002年一年日本共裝備機(jī)器人28400臺(tái)，到2002年底，日本已裝備機(jī)器人達(dá)352800臺(tái)。如自主地面戰(zhàn)車(chē)、地面軍用遙控機(jī)器人、戰(zhàn)場(chǎng)機(jī)器人、掃雷清障機(jī)器人、處理爆炸物機(jī)器人、機(jī)器人衛(wèi)士、昆蟲(chóng)機(jī)器人、消防機(jī)器人、無(wú)人偵察機(jī)等 。本次設(shè)計(jì)的機(jī)械手應(yīng)能夠完成對(duì)工件的送取過(guò)程，即機(jī)械手移動(dòng)到輸送帶旁，從輸送帶一端夾起工件，并將工件放于指定位置。腰部是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部件，它的制造誤差、運(yùn)動(dòng)精度和平穩(wěn)性對(duì)機(jī)器人定位精度有決定性的影響。機(jī)械手在完成搬運(yùn)過(guò)程后都要回到零點(diǎn)，為下一次搬運(yùn)做好準(zhǔn)備。 PLC型號(hào)的選擇一、PLC控制的可靠性工業(yè)生產(chǎn)一般要求控制設(shè)備具有很強(qiáng)的抗干擾能力，能在惡劣的環(huán)境中可靠地工作，對(duì)可靠性要求很高，絕大多數(shù)用戶也都將可靠性作為選擇控制裝置的首要條件。這是用一般經(jīng)常執(zhí)行的程序，使硬件產(chǎn)生一些規(guī)定的信號(hào)，用這個(gè)信號(hào)來(lái)指示CPU處于正常狀態(tài)，萬(wàn)一CPU發(fā)生故障，這個(gè)規(guī)定信號(hào)就不再出現(xiàn)，從而指示CPU的故障狀態(tài)。安裝一個(gè)雙通道的RS232C型通訊卡，主機(jī)就能通過(guò)RS232口實(shí)現(xiàn)與兩套外設(shè)的連接。此工作方式相當(dāng)于繼電控制中的點(diǎn)動(dòng)控制。(8）Feedback Counter(反饋計(jì)數(shù)器)利用在程序中可以監(jiān)控反饋計(jì)數(shù)器中的脈沖個(gè)數(shù)與位置控制經(jīng)過(guò)值相比較，若兩值的差值在允許范圍內(nèi)說(shuō)明電機(jī)運(yùn)行精度滿足控制要求，若兩差值不在允許范圍內(nèi)就應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧？梢酝ㄟ^(guò)脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。在此基礎(chǔ)上選用驅(qū)動(dòng)器的型號(hào)為SH20403。因此，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的高低、升速或降速、起動(dòng)或停止都完全取決于CP脈沖的有無(wú)或頻率。錯(cuò)相保護(hù)是驅(qū)動(dòng)器中一個(gè)自動(dòng)保護(hù)的方式，即用戶在兩相電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器連接錯(cuò)相時(shí)驅(qū)動(dòng)器也不會(huì)損壞，但電機(jī)運(yùn)行不正常，力矩極小。不僅如此，細(xì)分后還可消除電機(jī)的低頻振蕩，提高電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。在設(shè)計(jì)中要存儲(chǔ)指定經(jīng)過(guò)路徑每個(gè)目標(biāo)坐標(biāo)。機(jī)械手是由連桿連接而成，可以通過(guò)在每個(gè)連桿上建立一個(gè)連桿位置坐標(biāo)以描述在連桿之間相互關(guān)系，利用齊次變換來(lái)描述這些坐標(biāo)系間相對(duì)位置與姿態(tài)。求解方法如下所示。）或?yàn)殁g角為直角，鈍角（＞180176。我們將1軸作為機(jī)械手的原點(diǎn)，并已知物品起始位置坐標(biāo)，我們便可求解出機(jī)器人的1軸坐標(biāo)。在使用串行通信的過(guò)程我們要注意被發(fā)送與接收的數(shù)據(jù)都采用ASCⅡ碼，傳送數(shù)據(jù)的結(jié)束符是自動(dòng)添加的。在以上程序中我們可以看出DT420為數(shù)據(jù)表的首地址，存放的是控制字。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)。位置控制模塊按照共享寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)輸出脈沖。自動(dòng)運(yùn)行程序如下所示。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。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。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。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。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。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。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。 （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。） （313）為直角為鈍角，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。00070176。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。該軌跡應(yīng)滿足以下條件：（1）軌跡應(yīng)能在搬運(yùn)物品的起始點(diǎn)與終點(diǎn)之間。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)。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。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)子處于自由狀態(tài)； 若為高電平或懸空不接時(shí)，轉(zhuǎn)子處于鎖定狀態(tài)。在本次設(shè)計(jì)中采用開(kāi)環(huán)控制，因此控制精度不如閉環(huán)控制精度高，但要在一定程度上滿足機(jī)械手的控制要求就要提高各部位關(guān)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)精度。該模塊通過(guò)FPΣ32的擴(kuò)展口連接，通過(guò)PLC直接編程傳入位置控制模塊的共享寄存器來(lái)達(dá)到控制步進(jìn)電機(jī)的目的。正常停止是在停止信號(hào)發(fā)出后該模塊按加速率從終止速度減速至起始速度后停上脈沖輸出使電機(jī)停止。但此控制方式只有一種終止速度。因此在選用PLC的型號(hào)時(shí)就應(yīng)在滿足機(jī)械手的硬件要求下完成的。對(duì)于較低信噪比的模擬量輸入信號(hào),PLC采用A/D模塊轉(zhuǎn)換后變?yōu)殡x散的數(shù)字信號(hào)，將形成的數(shù)據(jù)時(shí)間序列存入計(jì)算機(jī)內(nèi)存，利用數(shù)據(jù)濾波程序?qū)Υ诉M(jìn)行處理，從而濾去噪音部分而獲得單純信號(hào)。機(jī)械手到達(dá)起始位置或終止位置便要控制夾手開(kāi)∕合來(lái)夾起∕下放物品。11軸 22軸 33軸 44軸 5夾手 6基座 圖21 機(jī)械手結(jié)構(gòu)示意圖機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中每個(gè)運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)都存在著運(yùn)動(dòng)限位，每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)