抛光打磨机器人控制系统的设计与实现

摘要

机器人研究水平的高低直接与一个国家的经济、科技水平密切相关，在一定程度上反映了这个国家的综合实力。目前，打磨抛光主要以人工为主，由于对人体的高危害，打磨抛光行业已面临严重的用工荒;采用通用六自由度工业机器人虽然能实现自动打磨抛光，但设备昂贵，难以在薄利的打磨抛光行业大规模应用。鉴于此，本项目开展低成本打磨抛光机器人智能控制系统的研究和开发，提升我国金属抛光打磨行业装备水平。因此，研发抛光打磨机器人智能控制系统不仅具有很高的学术价值，同时也具有相当大的现实意义。　　国内外相关高校和科研机构对抛光打磨机器人以及用于抛光打磨机器人的控制系统的研究已经有了很大进展，并取得了大量的研究成果。本文广泛的搜集了这些国内外相关研究资料和研究成果，并在较为深入的分析、整理基础上，对抛光打磨机器人控制系统进行了相关研究，主要研究内容如下:　　(1)抛光打磨机器人控制系统的总体设计　　介绍了五自由度混联抛光打磨机器人的机械结构和工作原理，得到系统的功能要求，根据控制系统的功能要求，设计了抛光打磨机器人控制系统的体系结构框图。　　(2)抛光打磨机器人控制系统的硬件设计与实现　　结合抛光打磨机器人控制系统的体系结构和性能需求，对硬件系统进行设计与实现。主要包括控制器、显示装置、驱动器、电气比例阀、压力传感器等硬件的设计与选型以及电气图设计。　　(3)抛光打磨机器人控制系统的软件设计与实现　　根据控制系统的功能要求，对抛光打磨控制系统的软件系统进行了设计与实现。主要包括软件的开发环境;模糊PID控制算法及其在MATLAB/Simulink环境下的仿真，得出模糊PID比PID控制算法使压力响应时间更短，反应速度更快，更加平稳，超调量小等优点;系统主程序和子程序;抛光试验与数据分析。　　最后总结了全文，列举出了本文的研究成果和创新之处，在本文研究成果的基础上，指出了优点和不足，也提出了对未来的展望。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 课题的研究背景及意义

1．3 国内外相关的研究现状及分析

1．4 本文主要的研究内容和章节安排

1．4．1 本文主要的研究内容

1．4．2 章节安排

第二章 抛光打磨机器人控制系统的总体设计

2．1 引言

2．2 抛光打磨机器人的机械结构和工作原理

2．2．1 抛光打磨机器人的机械结构

2．2．2 抛光打磨机器人的工作原理

2．3 控制系统的功能设计要求

2．4 控制系统的总体结构设计

2．5 本章小结

第三章 抛光打磨机器人控制系统的硬件设计与实现

3．1 引言

3．2 控制系统的性能设计要求

3．3 主控制器的硬件设计与实现

3．3．1 主控制器类型的选择

3．3．2 主控制器型号的选择

3．4 显示装置的选型

3．5 驱动系统的设计

3．5．1 伺服驱动器和伺服电机的选型

3．5．2 驱动器和步进电机的选型

3．5．3 变频器和电机的选型

3．6 电气比例阀的选型

3．7 压力传感器的选择

3．8 电气图的设计

3．9 本章小结

第四章 抛光打磨机器人控制系统的软件设计与实现

4．1 引言

4．2 开发环境

4．2．1 触摸屏开发环境

4．2．2 控制器的开发环境

4．3 模糊PID控制设计

4．3．1 模糊PID控制理论

4．3．2 模糊PID控制器的设计

4．3．3 MATLAB系统仿真

4．4 系统主程序设计与实现

4．5 系统子程序的设计与实现

4．5．1 系统初始化子程序设计与实现

4．5．2 上料子程序设计与实现

4．5．3 抛光子程序设计与实现

4．5．4 下料子程序设计与实现

4．5．5 关键代码

4．6 控制系统的调试与分析

4．7 本章小结

总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

声明

致谢