基于PLC的码垛机器人轨迹规划及示教方法的研究

摘要

随着国民经济的不断发展以及企业中自动化程度的不断提高，码垛技术获得了前所未有的发展。目前，国内企业中使用的码垛机器人基本是从国外进口，而国外码垛机器人控制器大都有各企业自主研发的专用控制器，相互之间不能通用，从而为码垛机器人的推广应用带来巨大障碍。特别是在机器人的码垛轨迹规划和示教实现上更是存在巨大差距。因此开发一套完整的具有通用性的码垛机器人控制系统，对于国内码垛机器人的广泛推广具有重要意义。
　　本文在充分分析码垛机器人控制结构及组成特点基础上，提出了基于PLC的控制方案，并在PLC控制平台上对码垛轨迹规划和示教方法进行了深入研究，主要研究工作如下:
　　分析研究码垛机器人的不同码放路径，通过计算分析不同码放路径的码放效率，选择了一种码放效率更高的码放路径;在关节空间中采用三次多项式插值和五次多项式插值分别对码垛机器人关节的位移、速度、加速度进行了规划，并采用MATLAB软件对三次多项式插值和五次多项式插值进行了仿真，得到了机器人关节的位移、速度、加速度曲线;针对码垛机器人在运动过程中末端执行器可能出现不同形状的轨迹，分别介绍了两种常用的直线插补和圆弧插补算法。
　　结合码垛机器人本体结构和PLC编程特点，开发设计了一种简单、易编程、易操作的示教算法，在只需示教托盘上一点的情况下自动生成码垛路径，从而简化了传统的码垛示教过程。
　　上述研究内容通过搭建的基于PLC码垛机器人实验平台进行了相关实验验证，实验结果表明采用该控制系统能够实现机器人路径轨迹规划以及示教等关键技术，解决了机器人运动过程中的速度加速度突变严重以及示教过程繁琐、算法难实现等问题。此外实验表明本控制系统具有稳定性高、抗干扰能力强特点。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 码垛机器人国内外研究现状

1．3 控制器国内外研究现状

1．4 主要研究内容与论文结构

1．5 本章小结

2 码垛机器人系统概述

2．1 码垛机器人的本体结构

2．2 码垛机器人的运动分析

2．3 控制系统主要硬件组成

2．4 本章小结

3 码垛机器人轨迹规划的研究

3．1 轨迹规划概述

3．2 码垛机器人路径规划

3．3 关节空间轨迹规划

3．4 笛卡尔空间轨迹I规划

3．5 本章小结

4 四自由度码垛机器人示教

4．1 机器人示教概述

4．2 码垛机器人示教技术的实现

4．3 码垛机器人示教采点实现

4．4 示教轨迹仿真

4．5 本章小结

5 控制系统软件实现

5．1 编程软件介绍

5．2 控制系统软件整体结构

5．3 系统软件主要模块化设计

5．4 本章小结

6 实验验证与分析

6．1 码垛机器人实验平台搭建

6．2 实验结果分析

6．3 本章小结

7 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间从事科研项目及发表论文情况