电饭锅内胆冲压工艺机器人开放式控制系统研发

摘要

随着工业自动化技术的发展,由机器人构成的自动化生产线已经开始逐步进入普通企业。但具有“电饭锅产业基地”之称的湛江,其家电企业却是劳动密集型生产模式,产业结构面临着调整升级的压力,迫切需要开发一种适用于中小企业的经济型电饭锅内胆冲压工艺上下料机器人系统,以解决采用人工上下料方式导致的加工效率低、产品质量不稳定、人工劳动强度大及安全性差等问题。基于此,本文以电饭煲内胆冲压工艺机器人为对象,设计与开发了一种基于“PC+运动控制卡”的开放式机器人控制系统,该系统具有低成本、开放性、通用性、易操作性等特点,能够满足中小企业的生产要求。本文的主要内容如下:
　　1、根据湛江五星电器有限公司电饭煲生产线的现状与存在的问题,按照实际生产设备要求及实际生产环境要求,选择直角坐标型机器人完成电饭锅内胆的冲压工艺上下料工作;并在分析其工作要求的基础上,确定该直角坐标机器人上下料的控制要求和技术参数。提出了基于“PC+运动控制卡”的开放式控制系统架构,完成了硬件结构各组成部分的选型及计算。
　　2、根据机器人上下料动作的控制要求,采用模块化的设计思想,设计了整个控制系统的软件结构。采用visual C＃编程软件完成了控制系统多个功能模块的设计开发,包括人机交互模块、状态监控模块、参数设置模块、操作模式模块等。
　　3、针对终端滑模控制的抖振问题,将分数阶理论应用到滑模面的设计中,提出了基于分数阶的直角坐标机器人终端滑模控制算法,在实现有限时间控制的同时消除了系统的抖振,从而保证机器人系统具有快速的瞬态特性、较强的鲁棒性和较高的跟踪精度。利用SimMechanics工具箱进行仿真验证了算法的有效性和可行性。
　　4、最后对该控制系统进行实验研究,实验结果表明整个控制系统能够满足电饭煲内胆上下料机器人的控制要求,各个软件模块实现了预期的功能,说明所设计的机器人控制方案是合理的、可行的。

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1绪论

1.1课题背景与意义

1.2开放式控制技术的国内外研究状况与发展趋势

1.3本文的研究内容

2直角坐标机器人的控制系统硬件结构方案设计

2.1引言

2.2项目概况

2.3直角坐标机器人本体的结构

2.4直角坐标机器人控制系统的方案设计

2.5控制系统硬件结构设计

2.6 本章总结

3直角坐标机器人控制系统软件设计

3.1引言

3.2控制系统软件的总体结构

3.3软件功能的实现

3.4各模块的设计

3.5本章的总结

4基于分数阶的直角坐标机器人终端滑模控制算法研究

4.1引言

4.2终端滑模控制及分数阶理论

4.3直角坐标机器人的动力学方程

4.4基于分数阶的终端滑模控制器设计

4.5 Pro/E三维建模和SimMechanics仿真

4.6仿真的结果与分析

4.7本章总结

5直角坐标机器人控制系统的实验研究

5.1引言

5.2控制系统实验平台的建立

5.3控制过程调试

5.4实验分析

5.5本章总结

6结论与展望

6.1结论

6.2对后续工作的展望

参考文献

致谢