【正文】 統使被控機械實現精確的位置控制、速度控制、加速度控制、轉矩或力的控制，以及這些被空機械量的精確綜合控制。 搬運機器人的手部、小臂、大臂的動作都是通過控制系統來控制的，所以控制系統是搬運機器人的重要組成部分，控制系統的設計對于機器人的總體設計而言至關重要。目前，搬運機器人的控制方式大多采用可編程序的點位控制（ＰＴＰ）方式，而在各種控制方式中，可編程序控制器（ＰＬＣ）因其通用性好、編程方便、成本較低、易于設計和維護等優(yōu)點而被廣為使用，它完全可以取代繼電器控制柜，而且可以實現比繼電器功能強得多的控制功能。４．２．２ 控制系統特點１、編程方法簡單 可編程控制器的梯形圖語言程序一般采用順序控制設計方法。這種編程方法很有規(guī)律，容易掌握。對于復雜的控制系統，設計梯形圖語言程序和調試程序比設計和調試繼電器控制系統所花的時間要少得多。２、控制系統簡單，通用性強 盡管現在世界各個生產可編程控制器的廠家和公司，有著多種品牌和種類，但其基本結構和工作原理大致相同。配以各種組件就可以靈活的組成各種規(guī)模和不同要求的控制系統。３、抗干擾能力強 可編程控制器采用了一系列硬件和軟件的抗干擾能力措施，如濾波、隔離、屏蔽、自診斷器、自恢復等使之具有很淺的抗干擾能力。一般無故障的時間數已經達到數萬小時以上，可以應用于有強干擾的工業(yè)生產現場?，F在可編程控制器已經被公認為最可靠的工業(yè)控制設備之一。４、可靠性高 繼電接觸器控制系統使用了大量的機械觸電，連線復雜，各觸點在吸合和斷開時容易受到電弧的損傷，所以壽命多，工作可靠性差，而可編程控制器以軟件代替硬件，許多繼電器的觸點和繁雜的連線可以用程序來實現，大量開關動作可以用無觸電的電子電路來完成，因此壽命長，可靠性大大的提高。５、體積小、結構緊湊，安裝、維護方便； 可編程控制器體積小、質量小，便于安裝。通?？删幊炭刂破鞫加凶栽\斷、故障報警、故障顯示的功能，便于操作和維修人員檢查，可以較容易的通過更換模塊插件來迅速排除故障。它的結構緊湊，與硬件連方式簡單，接線少，易于維護。４．３ 機器人的控制系統方案確定 本次控制系統采用的方案是PLC+交流伺服系統。 交流伺服系統由交流伺服電動機和伺服電動機驅動器組成，它已經成為無刷直流伺服系統的代替品。近年來交流伺服驅動技術有了飛速發(fā)展，它不僅能克服了直流伺服電動機在結構上存在的電刷維護困難、造價高、壽命短、應用環(huán)境受限制等缺點，同時又發(fā)揮了交流伺服電動機堅固耐用、經濟可靠及動態(tài)響應好等優(yōu)點。 一個伺服驅動系統并不僅僅是驅動器與電動機的組合，而是一個完整復雜的控制系統。完整的交流伺服驅動系統包括：伺服控制器、伺服驅動器、伺服電動機以及至少一個檢測元件，所有這些部件都在一個閉環(huán)控制系統中運行：驅動器接收控制控制器的指令信息，然后將電流送給電動機，通過電動機轉換成扭矩，然后帶動負載；檢測元件測量負載位置（角度、直線位移）、速度、加速度等參數，輸入控制器實現指令信息值與實際位置的值比較，然后通過閉環(huán)控制是實際位置值和指令信息值保持一致。 機器人各關節(jié)由電機輸出動力，通過各種傳動方案，帶動各關節(jié)運動，傳感器、編碼器將檢測記錄到得運動不見的運動狀況并以開關量形式傳遞給I/O,PLC接收到這些信號并經過處理后，發(fā)出指令，傳遞給I/O,系統進入下一道命令執(zhí)行中。 PLC是要對搬運機器人的執(zhí)行機構進行控制，控制機器人對工件的抓取。對搬運機器人的控制包括PLC通過I/O接口向機器人發(fā)出控制指令，以及獲取機器人的工作狀態(tài)信息等內容。PLC接受機器人的各種工作狀態(tài)信息等內容。PLC接收機器人的各種工作狀態(tài)信號、指令及傳感系統，包括各指令開關、工件識別傳感信號和執(zhí)行機構的位置信號等，實現PLC對搬運機器人的狀態(tài)信息的獲取。 在機器人控制系統中，提供了搬運工作模式（運行、示教等）設置。機器人伺服系統開啟停止、重啟、繼續(xù)和回零等輸入控制端口。通過這些控制端口PLC可以對焊接機器人進行上述的控制，同時也提供了搬運機器人所處的運行模式。伺服系統的開、停、就緒和急停等狀態(tài)輸出端口通過讀取這些端口的狀態(tài)。PLC就能獲知機器人的搬運基本狀態(tài)。 PLC及運動控制單元的選型 針對本次控制系統的方案，選擇SYSMAC的CS1系列的PLC，與之配套的MC單元MC421能夠實現四軸的伺服驅動，分別對應本次SCARA 機器人的四個伺服電機的伺服驅動。系統的配置圖如圖44所示：MC的控制面板主要有LED指示器、單元號設置開關，X/Y軸和Z/U軸連接器、I/O連接器、示教盒連接器、MPG連接器等組成。各個部分的分布如圖45所示： 單元號設置開關單元號的設置確定了CPU單元專用I/O單元區(qū)的那些字分給MC單元。CS1ＭＣ４２１占用５０個字。２、連接器１）Ｉ／Ｏ連接器　　用于外部輸入輸出的連接器，包括各軸的限值輸入、急停輸入、圓點接近輸入、外部輸入、常規(guī)輸入。２）示教盒連接器　　用于連接示教盒。３）ＭＰＧ連接器　　用于MPG（手動脈沖發(fā)生器）或同步譯碼器的連接器。5 結論與展望 搬運機器人在工業(yè)機器人的領域中扮演著非常重要的角色，本次設計的主要目的是圍繞實驗室的建設，設計與實地環(huán)境相符的搬運機器人來實現輸送線出貨臺上的工件到AGV小車上的搬運，從而實現工件的傳送和運輸這一環(huán)節(jié)的自動化操作。論文工作總結如下：（1） 根據各種傳動方式之間的聯系及特點，通過取長補短，主要考慮了結構緊湊簡單等原則，確定了機器人的整體設計方案：（2） 各個回轉關節(jié)的驅動方式均采用電機加減速的方式的傳動設計，大臂的回轉關節(jié)與大臂做成一體，大臂的截面形狀采用等強度處理：（3） 在各個關節(jié)的結構設計中，充分考慮到附加載荷對電機軸的影響，回轉關節(jié)軸的載荷通過固定在其兩端的軸承把負載的附加載荷傳遞到軸承上，從而保護了電機和減速器；（4） 在進給機構的設計中，滑動絲杠自鎖性可以很好的保護工件不會在斷電的情況下落，造成意想不到的事故： 由于時間有限，本次設計還存在著一定的不足，還有待進步提高，展望如下： 在傳動系統的結構設計中，由于考慮到結構的緊湊型和盡量簡單的特點，故把小臂驅動電機安裝在小臂的回轉關節(jié)軸上，但這樣會造成大臂附加載荷過大，引起一定的不穩(wěn)定因素，在今后可以盡可能選擇質量較小在電機的選擇和減速器的選擇，或盡量減少電機在懸梁上的結構。 在手抓的設計中可以把手爪設計稱可以替換的具有通用性的手爪，這樣可以在搬運不同類型的工件時只需要更換機械手的手指，從而拓展了機器人的應用范圍。 33