【導(dǎo)讀】可以24小時(shí)甚至更長時(shí)間連續(xù)重復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)，還可以承受。因此，搬運(yùn)機(jī)器人是人體局部功能的延長和發(fā)展。捷制造的時(shí)代，搬運(yùn)機(jī)器人在敏捷制造系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。術(shù)的結(jié)合，機(jī)器人就是這種結(jié)合的產(chǎn)物之一?，F(xiàn)代機(jī)器人都是由機(jī)械。與傳統(tǒng)的機(jī)器的區(qū)別在于，機(jī)器人有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，因。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和智能技

　　

【正文】 對(duì)滑塊氣缸和氣爪對(duì)應(yīng)的電磁閥進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣缸的動(dòng)作。 PLC 程序設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)初始化控制程序 ， PLC 與 1PG 間通過 FROM/TO 指令進(jìn)行聯(lián)系。通過 TO 指令， PLC 將控制命令及參數(shù)寫入 1PG 的緩存，而在1PG 控制下，步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)則由 PLC 通過 FROM 指令讀入，以便程序處理。在圖 3 所示的部分步進(jìn)電機(jī)初始化程序中， PLC 一旦通電運(yùn)行， 便在每一個(gè)循環(huán)執(zhí)行周期中將其 M0～ M15 寄存器的內(nèi)容寫入1PG 的操作命令緩存 “BFM25” 中，控制 1PG 的工作。同時(shí)， PLC 還29 不斷從 1PG 的 “BFM28” 、 “BFM27” 和 “BFM26” 緩存中讀入步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和當(dāng)前位置值，以便在邏輯控制中通過對(duì)這些輸入值的處理來進(jìn)一步控制機(jī)械手的動(dòng)作。按設(shè)計(jì)要求，同類型工件每 4 個(gè)為一組放置，兩種工件各自的堆放順序不能互相干擾。因此，同類型的 4 個(gè)工件搬運(yùn)為 一個(gè)基本循環(huán)，在各自的工件循環(huán)中分別設(shè)置了相應(yīng)的工件計(jì)數(shù)標(biāo)志位 ○ 1 機(jī)械手傳送 系統(tǒng)輸入和輸出點(diǎn)分配表 Tab 41 manipulator transmission system input and output point distribution list 名 稱 輸入（輸出） 名 稱 輸入（輸出） 名 稱 輸入（輸出） 啟動(dòng) X0 縮回限位 X11 手腕正轉(zhuǎn) Y5 下限位 X1 手腕反轉(zhuǎn) X13 小臂伸出 Y6 夾緊工件 X2 底座反轉(zhuǎn) X10 松開 Y7 上限位 X3 小臂縮回 Y0 底座正傳 X4 下降 Y1 手腕反轉(zhuǎn) Y10 手腕正轉(zhuǎn) X5 夾緊 Y2 底座反轉(zhuǎn) Y11 伸出限位 X6 上升 Y3 停止 X12 手爪松開 X7 底座正轉(zhuǎn) Y4 ○ 2PLC 的構(gòu)成及工作原理 可編程邏輯控制器（ PLC）又稱可編程控制器。它是在工業(yè)環(huán)境中使用的數(shù)字操作的電子系統(tǒng)。它使用可編程存儲(chǔ)器存儲(chǔ)用戶設(shè)計(jì)的程序指令，這些指令用來實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序操作、定時(shí)、計(jì)數(shù)及算術(shù)運(yùn)算和通過數(shù)字或模擬輸入，輸出來控制各種機(jī)電一體化，程序可變、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、功能強(qiáng)、體積小、耗電低，特別是易于、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。 30 正是基于 PLC 這些特點(diǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)可以滿足該套工業(yè)機(jī)械手的要求。搬運(yùn)機(jī)器人順序功能圖，如圖 41 圖 41 順序功能圖 Fig 41 order functional diagram ○ 3 PLC 的選擇 可編程邏輯控制器（ PLC）是在工業(yè)環(huán)境中使用的數(shù)字操作的電子系統(tǒng)，又稱可編程控制器。它使用可編程存儲(chǔ)器存儲(chǔ)用戶設(shè)計(jì)的程序指令，這些指令用來實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序操作、定時(shí)、計(jì)數(shù)及算術(shù)運(yùn)算和通過數(shù)字或模擬輸入 /輸出來控制各種機(jī)電一體化，程序可變、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、功能強(qiáng)、體積小、耗電低，特別是易于控制、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。 31 PLC 的按以下方式選擇： 1. I/O 點(diǎn)數(shù)的估算 根據(jù)分析的結(jié)果，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)估算， F140 系列選擇主機(jī) I/O 點(diǎn)數(shù)為 13/10。 內(nèi)存容量指的是用戶程序的容量 。最大 I/O 點(diǎn)數(shù)為 120，一般指令的條數(shù)為 I/O 點(diǎn)數(shù)的 1012 倍左右， PLC 的容量不得小于此要求。 根據(jù)所選的 PLC1N40 系列的內(nèi)部元件及輸入輸出的相關(guān)元件、設(shè)備，編制出 I/O 外部接線圖如圖 42 所示 圖 42 外部接線圖 Fig 42 external hookup ○ 4 程序設(shè)計(jì) 32 根據(jù)任務(wù)要求設(shè)計(jì)程序梯形圖 33 ○ 5PLC 仿真 34 ○ 6 機(jī)械手綜合控制程序 :綜合前述的步進(jìn)電機(jī)和氣動(dòng)伺服控制技術(shù)，同時(shí)結(jié)合對(duì)垂直手臂滑塊氣缸、氣爪的控制要求 ,下面給出機(jī)械手完成一次定位并抓取工件的部分 PLC 程序 ， 該程序表明 :當(dāng)工件分揀加工完畢后，機(jī)械手首先轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度指向取工件位置，待步進(jìn)電機(jī)定位結(jié)束后，垂直手臂滑塊氣缸活塞落下，然后水平手臂氣缸在氣動(dòng)伺服控制下伸出設(shè)定的定位位移。定位位移是由 PLC 的輸出端子(Y2～ Y0)控制 SPC200 輸入端子 (～ )的狀態(tài)來決定的，如附表所示，從而實(shí)現(xiàn)了 PLC 對(duì)氣動(dòng)伺服定位的控制。當(dāng)氣動(dòng)伺服定位結(jié)束后，氣爪動(dòng)作 ,夾緊工件。后續(xù)的 搬運(yùn)和放置工件的控制程序原理與之類似。 第四章 搬運(yùn)機(jī)器人的未來發(fā)展趨勢 目前國際機(jī)器人界都在加大科研力度，進(jìn)行機(jī)器人共性技術(shù)的研究，并朝著智能化和多樣化方向發(fā)展。主要研究內(nèi)容集中在以下 10個(gè)方面： 1．工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)：探索新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，進(jìn)一步提高負(fù)載 /自重比，同時(shí)機(jī)構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。 2．機(jī)器人控制技術(shù)：重點(diǎn)研究開放式，模塊化控制系統(tǒng)，人機(jī)界面更加友好，語言、圖形編程界面正在研制之中。機(jī)器人控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化，以及基于 PC 機(jī)網(wǎng)絡(luò)式控制器已成為研究熱點(diǎn)。編程技術(shù)除進(jìn)一步提高在線編程的可操作性之外，離線編程的實(shí)用化將成為35 研究重點(diǎn)。 3．多傳感系統(tǒng)：為進(jìn)一步提高機(jī)器人的智能和適應(yīng)性，多種傳感器的使用是其問題解決的關(guān)鍵。其研究熱點(diǎn)在于有效可行的多傳感器融合算法，特別是在非線性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情形下的多傳感器融合算法。另一問題就是傳感系統(tǒng)的實(shí)用化。 4．機(jī)器人的結(jié)構(gòu)靈巧，控制系統(tǒng)愈來愈小 ，二者正朝著一體化方向發(fā)展。 5．機(jī)器人遙控及監(jiān)控技術(shù)，機(jī)器人半自主和自主技術(shù)，多機(jī)器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制，通過網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機(jī)器人遙控系統(tǒng)，在有時(shí)延的情況下，建立預(yù)先顯示進(jìn)行遙控等。 6．虛擬機(jī)器人技術(shù)：基于多傳感器、多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)以及臨場感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的虛擬遙操作和人機(jī)交互。 7．多智能體（ multiagent）調(diào)控制技術(shù)：這是目前機(jī)器人研究的一個(gè)嶄新領(lǐng)域。主要對(duì)多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、相互間的通信與磋商機(jī)理，感知與學(xué)習(xí)方法，建模和規(guī)劃、群體行為控制等方面進(jìn)行研究。 8．微型和微小機(jī)器人 技術(shù)（ micro/miniature robotics） :這是機(jī)器人研究的一個(gè)新的領(lǐng)域和重點(diǎn)發(fā)展方向。過去的研究在該領(lǐng)域幾乎是空白，因此該領(lǐng)域研究的進(jìn)展將會(huì)引起機(jī)器人技術(shù)的一場革命，并且對(duì)社會(huì)進(jìn)步和人類活動(dòng)的各個(gè)方面產(chǎn)生不可估量的影響，微小型機(jī)器人技術(shù)的研究主要集中在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、控制方法、傳感技術(shù)、通信技術(shù)以及行走技術(shù)等方面。 9．軟機(jī)器人技術(shù)（ soft robotics） :主要用于醫(yī)療、護(hù)理、休閑和36 娛樂場合。傳統(tǒng)機(jī)器人設(shè)計(jì)未考慮與人緊密共處，因此其結(jié)構(gòu)材料多為金屬或硬性材料，軟機(jī)器人技術(shù)要求其結(jié)構(gòu) 、控制方式和所用傳感系統(tǒng)在機(jī)器人意外地與環(huán)境或人碰撞時(shí)是安全的，機(jī)器人對(duì)人是友好的。 第五章 總結(jié) 為了改善勞動(dòng)環(huán)境，提高生產(chǎn)效率，快速實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，搬運(yùn)機(jī)器人受到很多國家的重視，并被廣泛運(yùn)用。 本文 探 究了國內(nèi)外機(jī) 器人 發(fā)展的現(xiàn)狀，通過學(xué)習(xí) 機(jī)器人 的工作原理，熟悉了搬運(yùn) 機(jī)器人 的運(yùn)動(dòng)機(jī)理。在此基礎(chǔ)上， 熟悉 了 機(jī)床上下料機(jī)器人，搬運(yùn)機(jī)器人 的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)， 了解 了 機(jī)器人 機(jī)械方面的設(shè)計(jì)（包括傳動(dòng)部分、執(zhí)行部分、驅(qū)動(dòng)部分）工作 。文章從搬運(yùn)機(jī)器人的實(shí)用方面入手，參考了一套設(shè)計(jì)方案，就搬運(yùn)機(jī)器人的組成（執(zhí)行機(jī)構(gòu) 和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)）以及現(xiàn)實(shí)作業(yè)，理解了具體的手部、腕部、臂部和機(jī)座的結(jié)構(gòu)形式和 PLC 控制原理和具體操著方法 。 最后并著眼于現(xiàn)實(shí)，展望未來，對(duì)未來搬運(yùn)機(jī)器人的發(fā)展趨勢作出探究，并作理論上的研究推測。 致謝： 感謝趙老師在這學(xué)期對(duì)我們的幫助和諄諄教誨，讓我們學(xué)到了很多關(guān)于工業(yè)機(jī)器人方面的知識(shí)，為以后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 37 參考文獻(xiàn) [1] 朱世強(qiáng)，王宣銀 .機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用 [M].浙江：浙江大學(xué)出版社， 2020. [2] 孫樹棟 .工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) [M]. 西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社， 2020. [3] 隗 金文，王慧 .液壓傳動(dòng) [M].沈陽：東北大學(xué)出版社， 2020. [4] 謝存禧，張鐵 .機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. [5] 吳振彪 .工業(yè)機(jī)器人 [M]. 武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2020. [6] 范印越 .機(jī)器人技術(shù) [M]. 北京：電子工業(yè)出版社， 1988. [7] 叢明，徐曉飛 .玻璃基搬運(yùn)機(jī)器人的設(shè)計(jì) [J].自動(dòng)化學(xué)報(bào)， 2020， 17（ 4）： 10012265. [8] 張建民 .機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì) [M]. 北京：高等教育出版社， 2020. [9] 濮良貴，紀(jì)名剛 .機(jī)械設(shè)計(jì) [M].第八版 .北京：高等教育出版社， 2020. [10] 韓建海 .工業(yè)機(jī)器人 .華中科技大學(xué)出版社， 2020. [11] 廖常初 .FX 系列 PLC 編成及應(yīng)用 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020. [12] 王田苗 .走向產(chǎn)業(yè)化的先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)中國制造信息化， 2020（ 10） :24～ 25 世界工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展動(dòng)向 .今日科技 ,2020