自动取封盖机械手控制技术研究

摘要

工业上用桶来盛放核废料、液体有毒化学品等危险有毒物，其中桶盖与桶的密封是靠螺纹联接来实现的，工人直接面对桶的一切作业都具有潜在的危险性。为了提高作业效率和安全性，研发了一套取封盖机械手的控制系统，实现了无人条件下自动取（封）桶盖的操作。研究内容和取得的成果如下：　　结合某企业的要求和机械手结构的特点，研究了一套稳定可靠的机械手控制系统，包括拧紧理论的研究、控制方法的研究、整体方案设计、取盖和封盖流程设计、软件程序的开发以及硬件组态等内容。　　从螺纹联接的基本理论出发，对影响螺纹联接的因素进行了详细研究，尽量减小像摩擦系数、形状误差等这样的不利因素影响。螺纹联接效果的直接体现是预紧力，因此主要分析了预紧力与扭矩的关系，得出了理论关系式和实际应用式，同时对预紧力有影响的其他方面也进行了详细分析，为拧紧技术的研究打下了理论基础。对于控制方法的研究是从原理、特点以及应用范围等方面进行比较分析，并确定了以扭矩—角度为主，辅以时间、圈数为参数的控制监测方法。　　以PLC技术以及螺纹联接理论为依据研究了机械手控制系统，并确定了控制系统的整体方案。详细设计了取盖和封盖流程，规划了机械手的路径，研究了以激光定位为原理的取封盖定位系统，完成了五自由度机械手的运动控制，实现了基于PLC的控制程序和以LabVIEW工具开发的上位机监控软件以及通信问题。并通过各部分的组态搭建起了控制系统的硬件部分。　　通过控制系统和机械手本体的无缝连接，实现了恶劣环境下对桶盖的取（封）作业。实际应用表明该系统运行稳定，工作可靠，满足了设备的控制要求。

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引言

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 工业机器人及拧紧机的发展现状

1.3 主要研究内容

第2章 螺纹联接的预紧理论

2.1 螺纹预紧的重要性

2.2 预紧力矩与拧紧力的关系

2.3 预紧力与螺母转角的关系

2.4 预紧力与螺栓伸长的关系

2.5 小结

第3章 螺纹拧紧技术

3.1 拧紧控制方法

3.2 拧紧过程的监控方法

3.3 扭矩检测方法

3.4 机械手拧紧方法选用

3.5 小结

第4章 控制系统设计

4.1 机械手的结构和原理

4.2 控制系统设计

4.3 硬件组态

4.4 小结

第5章 机械手软件程序设计

5.1 PLC程序设计

5.2 上位机程序设计

5.3 小结

结论

参考文献

致谢

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