基于PLC的关节型机器人控制系统设计剖析

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基于PLC的关节型机器人控制系统设计

孙利娟，刘玉锋

中国农业大学工学院，北京（100083）

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摘要：本文设计了一种4自由度关节型机器人，介绍了该机器人的总体结构和控制系统，论述了电气控制系统的硬件设计, 控制软件结构以及手动控制程序和自动控制程序设计。关键词：关节型机器人；PLC；控制系统

中图分类号：TH-39

1. 引言

工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。随着国民经济的发展、我国机器人市场潜力日益增大， 2006年机器人拥有量增至近万台，其中以点焊、弧焊、喷漆、注塑、装配、搬运、冲压等各类机器人为主。据有关专家预测，2010年我国机器人拥有量为17300台，到2015年机器人市场容量约达十几万台套[1]。本文设计的机械人是4自由度关节型，由液压驱动, 运行平稳, 工作力矩大。通过限位开关、压力继电器采集信号, 再由PLC 控制液压系统的电磁换向阀, 来控制机器人

的动作和位置。由于可编程控制器具有抗干扰能力强、可靠性高、易于使用和维护等特点, 所以, 以PLC 为核心的这套控制系统运行非常稳定。

2. 机器人本体设计

在本次设计中，机械人的主要功能是：识别并抓取工件，然后将工件放到指定位置；主要动作包括：夹紧、提升、平行移动、下降、松开，回到原位置。其本体设计如图1所示，其结构包括以下四个部分：

图1 机器人本体结构图图2 腕部设计结构图

2.1 手部

手部是机械手的关键部件，是用来抓取工件或握持工件的机构。由于抓取的对象结构复杂多样，手部机构的种类也多种多样。本设计选用了齿轮尺条平行连杆式钳爪（见图1）， -1-

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该机构具有工件受力均匀，结构简单等优点。驱动采用气压驱动的方式。气压源容易获取，

一般工厂都有。而且目前气压缸已逐步形成系列，方便购买和更换[2]。

2.2 腕部

腕部是在臂部运动的基础上进一步改变或调整手部在空间的方位，以扩大机械手工作机

能的部件，它同时也是手部和臂部的连接构件，可做回转、摆动和俯仰等运动。俯仰运动由

电动机带动传动轴1，通过齿轮2、4转动、从而带动传动轴4转动，轴4带动手腕俯仰实

现；回转运动由电动机带动传动轴9，通过齿轮8、7、6，带动手腕回转实现（见图2）。

2.3 小臂

小臂机构设计的工作原理是（如图3所示），电机5、6分别通过谐波减速器减速后，

由传动轴经齿轮机构，带动腕部实现仰俯和回转运动。小臂与大臂部分的连接位置位于小臂

1/4处，小臂与大臂之间无自由度，两个电机置于小臂末端，可起到配重块的作用。其中腕

部可以在其能到达的任何位置静止，这通过安装在小臂部位的制动器实现。

图3 小臂结构设计

2.4 大臂肘关节

大臂肘关节设计如图4所示，

其功能是实现仰俯运动，且只有1个自由度。采用齿轮减速机构，电机带动齿轮机构，齿轮机构末端大齿轮与大臂上半部分固定卡死，以实现带动机械手大臂以上部位实现仰俯运动。其中齿轮采用二级传动，可起到减速作用。大臂部位的制动与腕部制动一样，采用电磁式制动器。

图4 大臂结构设计图

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3. 控制系统的硬件设计

图5 PLC硬件接线图

本次设计中选用了西门子S7-200系列机CPU226型，其输入、输出接口将能满足控制要求。其硬件接线图如图5所示。为了保护PLC 输出继电器, 在电磁铁的两端各并联一阻容吸收电路, 防止在感性负载断开时产生很高的感应电动势或浪涌电流对PLC 输出点及内部电源的冲击[3]。

采用PLC控制电动机带动机械手做点对点运动，选用光电脉冲编码器作为传感器来反馈信号。在机械手的手腕回转电机、手腕仰俯电机中，由于是电动机与谐波减速器减速之后直接带动，光电编码器直接安装于机械手控制上。光电编码器的输出直接通过PLC的高速记数单元与PLC进行连接，PLC再通过高速记数单元将控制信号发送给电机。

4. 控制系统的软件设计

机器人有手动和自动两种工作方式。在手动操作方式下, 各种动作都是用按钮控制来实现, 其控制程序可单独设计, 与自动工作方式控制程序相对独立。因此总程序设计成两段独立的部分：自动操作程序和手动操作程序。

手动操作主要用于检修调整, 通过按钮对机器人的每一步动作进行单独控制。例如, 当选择小臂伸/ 缩运动时, 按下启动按钮, 小臂伸出；按下停止按钮, 小臂缩回。其它动作以此类推。这样, 其控制较简单, 可按照一般继电器控制系统的逻辑设计法来设计[4]。

在正常运行时, 机器人处于自动操作方式。光耦合器检测到工件，机械手臂开始由原点 -3-

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下降，碰到下限位开关后，停止下降并接通夹紧电磁阀夹紧工件，为保证工件可靠加紧在该位置等待5s。夹紧后，手臂上升电磁阀通电开始上升，上升到顶碰到上限位开关，停止上升，改向顺时针回转90°，碰到顺转限位开关停止回转，改为手臂前伸，前伸碰到前限位开关，停止前伸，改为下降至下限位开关，下降电磁阀断电，停止下降，同时夹紧电磁阀断电，机械手将工件松开，放在目标位上，为确保可靠松开，在该位置停留5s，然后手臂缩回碰到后限位开关，后电磁阀断电后改为上升，上升至原点碰到限位开关停止，上升电磁阀断电。机械手回转到原位，回转电磁阀断电，停止回转。至此，机械手搬运一个工件的全过程结束。机器人又重复上述动作。这是一个典型的按顺序动作的步进控制系统, 可用PLC 的步进指令编程。图6 为机器人的自动操作程序的状态转移图。

图6 机器人自动操作程序图

5．总结

机器人采用PLC控制技术，其电气控制系统线路简单，系统的可靠性高, 功能强, 整个系统运行稳定、精确, 同时还可根据需要对其进行功能扩展。

参考文献

[1] [2] [3] [4]

顾震宇．全球机器人产业现状与趋势［J］．机电一体化，2006，(2)：6-9．李允文．工业机械手设计［M］.北京：机械工业出版社，1998．

曹辉，霍罡．可编程控制器系统原理及应用［M］.北京：电子工业出版社，2003．李新纲．挖掘机器人自动控制系统设计［J］．机械工程与自动化，2004，(5)：26-28．

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https://www.360docs.net/doc/a77901162.html, The Control System Design of Joint-Robot Based on PLC Sun Lijuan，Liu Yufeng

College of Engineering ,China Agricultural University, Beijing, PRC,(100083) Abstract

This paper provides a four-degree joint-robot based on PLC.The frame of joint-robot and the control system are given in the paper.It discusses how to design the hardware of electric control system, the structure of controlling software, manual controlling programand automatic programin detail. Keywords：Joint-Robot；PLC；Control system

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物料搬运机器人手的系统设计

天津大学毕业设计中文题目：物料搬运机器人手部系统的设计英文题目：Material handling system design robot Hand department 学生姓名系别机电专业班级 2 指导教成绩评定 2010年6月

目录 1 引言 (1) 1.1 机器人概述 (1) 1.2 机器人的研究历史及现状 (1) 1.3 机器人的发展趋势 (2) 2 手部的设计与计算 (3) 2.1 手部的设计 (3) 2.2 驱动方式 (3) 2.3 手部夹紧力的计算 (5) 2.4 弹簧的计算[6] (5) 2.5 手部电机选择原则【7】........................... 错误！未定义书签。 2.5.1 一般执行电机的选择原则...................... 错误！未定义书签。 2.5.2 电机的选用.................................. 错误！未定义书签。 2.6 手部电机参数计算.............................. 错误！未定义书签。 2.7 电机转速与夹紧力速度几何关系的确定............ 错误！未定义书签。 3 手臂的设计与计算............................... 错误！未定义书签。 3.1 手臂结构设计.................................. 错误！未定义书签。 3.2 手部质量计算.................................. 错误！未定义书签。 3.2.1 爪子的质量计算.............................. 错误！未定义书签。 3.2.2 手部外壳质量计算............................ 错误！未定义书签。 3.2.3 手部主轴的质量计算.......................... 错误！未定义书签。 3.2.4 其它部件的质量估算.......................... 错误！未定义书签。 3.3 手臂计算及电机选择............................ 错误！未定义书签。 4 结论.......................................... 错误！未定义书签。【参考文献】................................... 错误！未定义书签。致谢............................................ 错误！未定义书签。附录1：英文文献 .................................. 错误！未定义书签。附录2：英文文献翻译 .............................. 错误！未定义书签。

喷漆机器人控制系统方案设计

喷涂机器人控制系统初步方案一、控制系统组成框图本控制系统采用了以PC104为核心，以步进电机驱动网为低层控制通道的开放式控制器。下图是整个控制系统的组成框图。

二、PC104模块选型采用PC104是因为它有如下特点：结构小巧紧凑, 仅96 mm ×90 mm面积内集成了PC 机所有功能；采用自栈接的母线结构，级联牢固，易于扩充；整机功耗低；兼容性好，可以借鉴PC机成熟技术；外设丰富，应用简单。本控制系统PC104模块选用研华PCM-3343F。其组成如下：核心模块DM&P V ortex86DX 的高性能低功耗CPU 模块，CPU 速度1.0 GHz，带有浮点运算单元，在板集成了256MB DDR2 SDRAM（最大可支持512MB）、显示控制器（支持LCD显示，最高分辨率为1024×768），以太网控制器等。带有PA TA硬盘接口1个，PC104扩展插槽1个，KB/MS插槽1个，USB2.0接口4个，16位GPIO口，RS-232接口3个，RS-232/422/485接口1个。选择该嵌入式主板时，应注意： 1）购买时，要求将系统内存升级到512MB； 2）购买时，要求配齐以下配件： ①键盘及鼠标的接口线共2根（编号及图片如下）； p/n: 1703060053p/n: 1700060202 ②VGA接口线1根（编号及图片如下）； p/n: 1700000898

③US B×2接口线1根（编号及图片如下）； p/n: 1703100260 ④RS-232×2接口线1根（编号及图片如下）； p/n: 1701200220 ⑤RS-422/485接口线1根（编号及图片如下）；p/n: 1703040157 ⑥IDE接口线1根（编号及图片如下）； p/n: 1701440350 ⑦外接Li电池1个（编号及图片如下）； p/n: 1750129010

搬运码垛机器人毕业设计

搬运码垛机器人毕业设计 Prepared on 22 November 2020

目录1

1绪论研究背景及意义随着现代社会科技水平日新月异的变化，机器人技术已经渗透到人类生活中的方方面面，演着不可替代的角色。机器人是多个学科技术综合而成的产物，其应用程度已经逐渐宽广起来研究机器人已经成为了当今时代的趋势。机器人的应用状况已经可以作为权衡一个国家现化程度高低的重要因素。从机器人工作的环境来对机器人进行分类，大体上能划分成两种，就是工业机器人与特种机器人。工业机器人是一种具有良好性能的自动化机械装置，是典型的含有很高科技含量的机电一体化产品。它在提高产品质量、增加经济效益、提高生产率方面起着重要作用。同时工业机器人的发展情况也是日新月异的，所以研发工业机器人是一件刻不容缓的事情。码垛是随着物流产业的不断壮大而发展起来的一项高新技术，其思想是把物品按照一定规律码放在托盘上，从而能够使物品的存放、搬运、转移等活动变成单元化操作，从而大大提高物流运输的效率。在物料质量不大、尺寸不大、码垛速度要求不高的情况下，码垛工作都是通过人工来实现的。后来为了减轻工人在码垛时的工作强度，产生了托盘操作机、工业机械手等一些比较简单的机械设施。但是随着人们对码垛速度要求的不断提高，传统的人工码垛方式越来越难以达到人们的要求，这种情况下码垛机器人应运而生。作为工业机器人典型的一种，码垛机器人技术近几年有着非常快速的发展，这样的发展速度和当今世界制造业的小批量、多种类的发展模式是十分吻合的。码垛机器人有着工作能力强、运行速度快、体积比较小、抓取种类多、应用范围广等特点，从而在市场上备受青睐，正因为这些优点，才使得码垛机器人被普遍应用于制造业、码垛、装配、焊接等诸多操作中。近年来，袋装物品的需求和产量都十分巨大，进而对袋装物品进行运输的需求也在急剧增长。在我国有大量的袋装物品需要进行码垛、卸垛和运输。目前，对袋装物品的火车运输来讲，火车站台卸车、站台码垛、运输装车、运输卸车、库房码垛等工

一种智能机器人系统设计和实现.

一种智能机器人系统设计和实现我们从广泛意义上理解所谓的智能机器人，它给人的最深刻的印象是一个独特的进行自我控制的"活物".其实，这个自控"活物"的主要器官并没有像真正的人那样微妙而复杂。智能机器人具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器，如视觉、听觉、触觉、嗅觉。除具有感受器外，它还有效应器，作为作用于周围环境的手段。这就是筋肉，或称自整步电动机，它们使手、脚、长鼻子、触角等动起来。我们称这种机器人为自控机器人，以便使它同前面谈到的机器人区分开来。它是控制论产生的结果，控制论主张这样的事实：生命和非生命有目的的行为在很多方面是一致的。正像一个智能机器人制造者所说的，机器人是一种系统的功能描述，这种系统过去只能从生命细胞生长的结果中得到，现在它们已经成了我们自己能够制造的东西了嵌入式是一种专用的计算机系统，作为装置或设备的一部分。通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上，所有带有数字接口的设备，如手表、微波炉、录像机、汽车等，都使用嵌入式系统，有些嵌入式系统还包含操作系统，但大多数嵌入式系统都是是由单个程序实现整个控制逻辑。嵌入式技术近年来得到了飞速的发展，但是嵌入式产业涉及的领域非常广泛，彼此之间的特点也相当明显。例如很多行业：手机、PDA、车载导航、工控、军工、多媒体终端、网关、数字电视…… 1 智能机器人系统机械平台的搭建智能机器人需要有一个无轨道型的移动机构，以适应诸如平地、台阶、墙壁、楼梯、坡道等不同的地理环境。它们的功能可以借助轮子、履带、支脚、吸盘、气垫等移动机构来完成。在运动过程中要对移动机构进行实时控制，这种控制不仅要包括有位置控制，而且还要有力度控制、位置与力度混合控制、伸缩率控制等。智能机器人的思考要素是三个要素中的关键，也是人们要赋予机器人必备的要素。思考要素包括有判断、逻辑分析、理解等方面的智力活动。这些智力活动实质上是一个信息处理过程，而计算机则是完成这个处理过程的主要手段。机器人前部为一四杆机构，使前轮能够在一定范围内调节其高度，主要功能是在机器人前部遇障碍时，前向连杆机构随车轮上抬，而遇到下凹障碍时前车轮先下降着地，以减小震动，提高整机平稳性。在主体的左右两侧，分别配置了平行四边形侧向被动适应机构，该平行四边形机构与主体之间通过铰链与其相连接，是小车行进的主要动力来源。利用两侧平行四边形可任意角度变形的特点，实现自适应各种障碍路面的效果。改变平行四边形机构的角度，可使左右两侧车轮充分与地面接触，使机器人的6个轮子受力尽量均匀，加强机器人对不同路面的适应能力，更加平稳地越过障碍，并且更好地保证整车的平衡性。主体机构主要起到支撑与连接机器人各个部分的作用，同时，整个机器人

智能聊天机器人

智能聊天机器人（小黄鸭）软件开发课程名：模糊系统小组成员：曹杰何敢谢新明任课教师：於世为

目录目录 ............................................................................................. 错误！未定义书签。一、小黄鸭的背景 (2) 二、小黄鸭的原理 (2) 2.1 训练 (2) 2.1.1分词方法 (2) 2.1.2词库设计 (3) 2.2 匹配 (4) 三、属于自己的小黄鸭制作（简要步骤+截图说明） (6) 3.1 代码编写 (6) 3.2构建运行环境 (6) 3.3申请获取官方API Key (6) 3.4生成项目 (6) 3.5修改源代码 (6) 3.6修改项目其他项 (6) 四、文档附件说明 (7) 五、小黄鸭代码（含小组接口设计） (12) 5.1 AboutBox1.cs文件 (12) 5.2Form1.cs文件 (13) 5.3Program.cs文件 (17) 5.4 Simjosn.cs文件 (22) 5.5 AssemblyInfo.cs文件 (23) 5.6 AboutBox1.Designer.cs文件 (23) 六、总结 (29) 、

一、小黄鸭的背景小黄鸭是根据人人网上的小黄鸡为模板，而进行的一个开发，小黄鸭与小黄鸡应该来说是一样的，小黄鸭智能聊天机器人也是一样采用通过调用韩国智能聊天机器人Simsimi的数据库来，当然，前提是获取到了网络接口（这个应该很容易），进而实现计算机和软件之间的通信二、小黄鸭的原理 AI聊天机器人小黄鸡的工作可以被分成两个部分：训练+匹配。（其实很多AI的东西都可以被这么划分，比如人脸识别，语音识别等等） 2.1 训练 Simsimi中的“教学”，就是训练的过程，目的在于构建或是丰富词库。流程描述如下： S1：用户通过教学界面向系统提出一个话题与相应应答； S2：系统对该话题进行分词，判断该话题在系统知识库中应存放的位置； S3：在系统知识库中添加该话题及相应应答。可以看到，这里涉及到两个问题：给出一个话题，系统是如何分词的？词库要如何设计才能又快又准地应答？ 2.1.1分词方法有人认为我教小黄鸭“埃菲尔铁塔上45度角仰望星空”回答是“呵呵”，那下次它再看到“埃菲尔铁塔上45度角仰望星空”整句话的时候才会有相应回答。但实际上，下次只要它看到“埃菲尔铁塔”就会“呵呵”了好嘛。这是因为聊天机器人的存储并不以句子为单位（那样太费时费空间），而是以词。于是，分词，几乎成为聊天机器人的核心。英文分词好说，人家用空格什么的就搞定了，但中文不一样，对于一句话，人们可以用自己的认识区分词语，而机器人要怎么做，就是中文分词算法的研究范畴了。

机器人控制系统设计(毕业设计)文献综述

一、前言 1.课题研究的意义，国内外研究现状和发展趋势 1.1课题研究的意义随着机器人在工业装配线的应用越来越广泛，工业环境对其控制系统的要求也越来越高，所以开放式机器人控制系统的设计具有工程实际意义。课题以一四自由度关节型机器人研制为背景，设计机器人运动控制系统的硬件电路和软件结构，对机器人的运动控制电路进行设计，实现机器人按照预定轨迹或自主运动控制功能。在机械工业中，应用机械手的意义可以概括如下： ①以提高生产过程中的自动化程度应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度，从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。 ②以改善劳动条件，避免人身事故在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。 ③可以减轻人力，并便于有节奏的生产应用机械手代替人进行工作，这是直接减少人力的一个侧面，同时由于应用机械手可以连续的工作，这是减少人力的另一个侧面。因此，在自动化机床的综合加工自动线上，目前几乎都没有机械手，以减少人力和更准确的控制生产的节拍，便于有节奏的进行工作生产随着机器人技术的发展，机器人应用领域的不断扩大，对机器人的性能提出了更高的要求，因此，如何有效地将其他领域（如图像处理、声音识别、最优控制、人工智能等）的研究成果应用到机器人控制系统的实时操作中，是一项富有挑战性的研究工作。而具有开放式结构的模块化、标准化机器人，其控制系统的研究无疑对提高机器人性能和自主能力，推动机器人技术的发展具有重大意义。 1.2国内外研究现状和发展趋势随着机器人控制技术的发展，针对结构封闭的机器人控制器的缺陷，开发“具有开放式结构的模块化、标准化机器人控制器”是当前机器人控制器的一个发展方向。近几年，日本、美国和欧洲一些国家都在开发具有开放式结构的机器人控制器，如日本安川公司基于PC开发的具有开放式结构、网络功能的机器人控制器。我国863计划智能机器人主题也已对这方面的研究立项。由于适用于机器人控制的软、硬件种类繁多和现代技术的飞速发展，开发一个结构完全开放的标准化机器人控制器存在一定困难，但应用现有技术，如工业PC

关于智能扫地机器人的市场调查报告以及总体设计

关于智能扫地机器人的市场调查报告以及总体设计杨浩荣王健聪 (北京理工大学珠海学院电气工程及其自动化系) 引言：机器人技术作为20世纪最伟大的发明之一，自上世纪60年代问世以来，已获得巨大的进步。在机器人技术不断成熟的今天，机器人在工业领域大放异彩的同时，它已快速地在农业、军事、服务等非工业领域不断拓展，并取得一定的成果。关键词：市场需求智能扫地机器人寻路算法 Market research report on intelligent robot sweeps the floor, and the overall design Yang Haorong Wang Jianlin Abstract:robot technology as one of the greatest inventions of the 20th century, since the 1960 s, has acquired great progress. In today's robot technology continues to mature, to shine in the field of industrial robot at the same time, it has quickly in non-industrial sectors such as agriculture, military and service development, and achieved certain results. Key words: market demand intelligent sweeping robot pathfinding algorithm 1.市场需求及其调查：作为新兴的朝阳产业，机器人出现的时间虽然短暂，但是对社会的影响是巨大的，对人类的影响也是深远的。其中，服务型机器人因更为贴近人类的生活已经有越来越多的大企业把目光投注到服务型机器人上，并制定了一些列的产品开发战略规划，产品内容包括从提供家庭日常服务的机器人到机器人玩具。尤其是玩具机器人，因为技术起点相对低，目前已成为诸多大的生产厂家的追逐热点。服务型机器人，如今的定义尚未统一。服务型机器人的范围很广。为了更高地了解人们对服务型机器人的了解与期望，我们进行了问卷调查，调查结果如下：

对话机器人

机器人概论课程论文论文题目：对话机器人

摘要：对话机器人可以解决空巢老人或者一些住院者的无人倾诉的问题。本文简单的介绍了对话机器人的工作原理，包括机器人“耳朵”的构造以及机器人对“听到”的句子进行“思考”并作出回答的过程。关键词：口语对话系统，句子相似度，聊天语句库 Abstract：A conversation robot can solve some problems that the old of empty nest or the people in hospital can talk to nobody. This paper simply introduce the operating principle of conversation robot, such as the construction of a robot’s ear, and the process of a robot hears sentences and answer it. Keyword: conversational system, the similarity of sentence, chat statement repertioy 一．机器人的听觉对于人来说，听觉是由声波传入到耳膜，引起听觉神经的冲动，继而传入到大脑的听觉区的过程。对于机器人来说，它的耳朵则是一家无线电接收机，声音通过录音机或微音器而传入“大脑”。要使机器人的听觉比人的听觉更灵敏的话，可以采用一种叫做钛酸钡的压电材料做机器人的耳朵。这样，即使是很细小的东西（如

火柴棍）反射回来的声波都能被很准确的听到。如果用来监听粮库，就算在二到三公斤的粮食堆的一条小虫的爬行声音也能被听到。当压电材料受到压力或拉力的时候，会产生电压，而这种电压能够使电路发生变化，这种特性就叫做就会产生不断变化的电压，而不断变化的电压又会产生不断变化的电流，电流又经过放大器放大，继而送入计算机中，这样机器人就有了听觉系统。图2所示为机器人的听觉原理图。声波通过MIC-1到MIC-4 这四个由压电材料所构成的传感器传入电路板中的工作区，再经过放大器处理，从USB 接口传入到电脑中。二．机器人的口语对话 1. 对话的分类和机器人的对话大概分为三类，分别为机器人主导对话（由机器人完全主导对话流程，向用户提出问题并让用户回答，但是灵活度不高，过程比较死板，对话的成功率比较高），用户主导对话（对话流程完全由用户主导，用户提出问题由机器人回答。

机器人分布式控制系统设计与实现

机器人分布式控制系统设计与实现 1引言目前,机器人系统的特点是开放式机器人控制,强调结构化、模块化、可扩展性、交互性,是对机器人设计结构单一、信息封闭、缺少交互性缺点的突破。分层分布式控制系统采用集中管理，分散控制方式，这种控制方法优点体现在：集中监控和管理，管理和现场分离，管理更加综合化和系统化；实现分散控制可使各功能模块的设计、装配、调试以及维护相互独立，系统控制的危险性分散，可靠性提高，投资减小；采用网络通信技术，可根据需要增加以微处理器为核心的功能模块，具有良好的系统开放性、扩展性和升级特性。本论文详细介绍了一种分层分布式控制系统的设计方案，系统由上到下分为主控中心决策层、车载PC运算层、下位机驱动子层以及位置反馈子层。主控中心决策层是系统的主层，可以是台式机或笔记本电脑，基于VC++编译环境设计的人机交互界面，满足友好、便于操作的要求，主控中心决策层的功能是总体规划和分配任务，对机器人进行远程监控；车载PC运算层为一台笔记本电脑，基于VC++编译环境设计了控制界面，通过无线网卡与主控中心决策层进行数据传输，采用面向连接可靠的TCP传输控制协议，保证数据传输的可靠性；下位机驱动子层和位置反馈子层是相互独立的功能模块，与车载PC运算层之间通过串口进行通信；下位机驱动子层是一个完整的直流电机闭环控制系统，包括CPU、控制芯片、驱动芯片以及增量式光电编码器；位置反馈子层通过CPU的I/O口和中断得到机器人车轮轴转角信息，结合机器人机械系统的实际尺寸计算机器人中心的实际位置信息，处理好的位置信息通过串口反馈给车载PC运算层。该控制系统应用在国家自然科学基金资助项目和国家重点基础研究发展计划973项目的移动机器人平台上，运动控制测试结果表明，分层分布式控制方式控制精度高，稳定性好，系统响应迅速；同时该控制系统具有超强的计算能力和二次开发潜力，根据项目研究需要可在各个子层进行分布式扩展，比如在下位机驱动子层和位置反馈子层的同级层中扩展传感器功能子层，增加机器人的智能。该控制系统为项目的实验工作奠定基础。 2分层分布式控制系统设计 1. 基于VC++的主控中心决策层设计主控中心决策层的作用是总体规划和分配任务，对机器人进行远程监控。基于VC++编译环境，采用模块化方法对人机交互系统进行设计，分为网络数据传输模块、运动参数输入模块、轨迹显示模块、视觉监控模块。如图

搬运机器人设计

搬运机器人设计班级: 学号:

搬运机器人能够模仿人手部的部分动作，按照设定的程序、轨迹和要求，代替人工在高温和危险的作业区进行单调持久的作业，实现一些人工不可能完成的工作，这不仅可以使人手避免出现可能的危险情况，保障生产安全，还能促进工作线的流水化，提高了工作效率，降低了劳动强度，改善了劳动环境，已经成为现代制造业中不可或缺的一种自动化装置。本机器人用于生产线上工件的自动搬运，下图为机器人动作示意图，机械手按下述顺序周而复始地工作：图九朋机械手工也吓意图根据对机器人的工艺过程及控制要求分析，机械手的动作过程如图所示：原点__彳下降——彳夹紧——彳上升——彳慢遇I__彳快进I 慢退k—上升k——放松k——下降k—FiSa 快退——慢堪

亠、搬运机械手总体结构设计（1）该机器人采用圆柱坐标型，具有三个自由度，即手臂的伸长、缩短，手臂的上升、下降和整体旋转。（2）该机器人采用液压驱动，其具有体积小、质量轻、结构紧凑、传动平稳、操作简单、安全、经济、易于实现过载保护且液压元件能够自行润滑等一系列优点。（3）在控制方式选择上，由于其功能只是在两个传送带之间搬移工件，运动简单，控制要求不高，因此采用点位控制方式。（4）此搬运机器人是在两个工作台之间搬运工件，其动作比较简单，选用电位器进行定位。（5）此机器人应用于自动生产线上，因此，它应该能够按照控制程序自动运行,即具有自动运行模式。二、搬运机械手机械结构设计 1、机身设计因为圆柱坐标式机器人把回转与升降两个自由度归属于机身，所以设计回转与升降机身，选用旋转液压缸与升降液压缸单独驱动的回转型机身，如图1所示，升降液压缸在上，旋转液压缸在下。 2、臂部设计采用双导向杆的臂部伸缩结构。缸体直接固定在升降立柱上，活塞杆与两根导向杆连接一起组成伸缩臂，由于活塞杆与导向杆全部藏在缸体内，油管也从活塞杆内部通过，其特点是结构紧凑，外观整洁。结构如图2所示

搬运机器人设计说明书

目录 1绪论 (2) 1.1机器人的论述 (2) 1.2机器人的历史现状 (4) 1.3机器人的发展趋势 (5) 2搬运机器人的总体设计 (6) 2.1搬运机器人原理设计 (6) 2.2搬运机器人的机械系统设计 (6) 3手臂设计及计算 (9) 3.1搬运机器人臂部的驱动计算 (10) 3.2臂部上零件的选型及其校核 (13) 4结论 (15) 5参考文献 (16)

阶段，例如，美国通用汽车公司1968年订购了68台工业机器人；1969年该公司又自行研制出SAM新工业机器人，并用21组成电焊小汽车车身的焊接自动线；又如，美国克莱斯勒汽车公司32条冲压自动线上的448台冲床都用工业机器人传递工件。（3）1970年至今一直处于推广应用和技术发展阶段。1970-1972年，工业机器人处于技术发展阶段。1970年4月美国在伊利斯工学院研究所召开了第一届全国工业机器人会议。据当时统计，美国大约200台工业机器人，工作时间共达60万小时以上，与此同时，出现了所谓了高级机器人，例如：森德斯兰德公司（Sundstrand）发明了用小型计算机控制50台机器人的系统。又如，万能自动公司制成了由25台机器人组成的汽车车轮生产自动线。麻省理工学院研制了具有有“手眼”系统的高识别能力微型机器人。其他国家，如日本、苏联、西欧，大多是从1967，1968年开始以美国的“Versatran”和“Unimate”型机器人为蓝本开始进行研制的。就日本来说，1967年，日本丰田织机公司引进美国的“Versatran”,川崎重工公司引进“Unimate”，并获得迅速发展。通过引进技术、仿制、改造创新。很快研制出国产化机器人，技术水平很快赶上美国并超过其他国家。经过大约10年的实用化时期以后，从1980年开始进入广泛的普及时代。我国虽然开始研制工业机器人仅比日本晚5-6年，但是由于种种原因，工业机器人技术的发展比较慢。目前我国已开始有计划地从国外引进工业机器人技术，通过引进、仿制、改造、创新，工业机器人将会获得快速的发展。 1.3机器人发展趋势随着现代化生产技术的提高，机器人设计生产能力进一步得到加强，尤其当机器人的生产与柔性化制造系统和柔性制造单元相结合，从而改变目前机械制造的人工操作状态，提高了生产效率。就目前来看，总的来说现代工业机器人有以下几个发展趋势： a)提高运动速度和运动精度，减少重量和占用空间，加速机器人功能部件的标准化和模块化，将机器人的各个机械模块、控制模块、检测模块组成结构不同的机器人； b)开发各种新型结构用于不同类型的场合，如开发微动机构用以保证精度；开发多关节多自由度的手臂和手指；开发各类行走机器人，以适应不同的场合； c)研制各类传感器及检测元器件，如，触觉、视觉、听觉、味觉、和测距传感器等，用传感器获得工作对象周围的外界环境信息、位置信息、状态信息以完成模式识别、状态检测。并采用专家系统进行问题求解、动作规划，同时，越来越多的系统采用微机进行控制。

机器人设计论文

绿化植树机器人设计摘要：这个机器人是针对大量绿色植树而设计的，利用机械四足作为其活动方式，机器人通过视频识别系统在有限范围内对地形与植被作出判断，然后通过自动行走系统移动到目标地点前面，再通过机械手取出携带的植物幼苗，通过这个可以360度旋转的机械臂进行种植工作，机械臂可以进行种植、培土、等工作。种植完成后还将用一层可分解的塑料薄膜覆盖植物幼苗，保证其在能够自行成长前的安全。关键词：绿化植树、四足行走、山坡作业、视频识别、机械臂操作设计背景：地球现在正面临着绿色植被在不断减少的危机，而人类也因为这样要面对日益严峻的环境问题。大量植树还原绿色植被是一个相当重要的手段来解决这个难题，但是依靠人力去做的话，效率始终不够高。所以在这里我想设计一个专门用于大作业量的绿化植树机器人。设计思路：这个机器人，是需要面对山坡这样的陡峭地形的，由于特殊的使用环境，机器人的活动方式要求能够灵活的应对颠簸不平的土地，机械四足需要能够根据不同的地势调整四足的高度，确保平稳的行走，这种活动方式才能使机器人轻松到达山崖大部分位置。移动起来必须十分的轻巧，以避免对其他植物的伤害。由于这个机器人对视频识别有着较高的要求，所以必须在这方面有所突破，同时当发现有杂草或者有害植物的时候，还可以通过高温蒸汽将其杀死，来保证种植的植物幼苗的生长。360度旋转的机械臂可以保证种植过程的顺利进行。详细具体设计方案：一．整体结构： 1.整个机器人分成上下两大部分，上部分是机械手臂，主要实现机器人的整个种植操作，下部是机器人的机身和四足，包括：植物幼苗存放仓、红外线距离测量仪、摄像头、电脑处理系统。 2.机器人是通过电力驱动的，所以必须携带储电池，也是安装在机身。二．中央处理系统：机器人的机身将安装一个中央处理系统，作为机器人的大脑，它主要调节机器人三大系统：机械四足行走系统、机器人视觉系统、机械臂控制系统。中央处理系统要接收和分析红外线距离测量仪、摄像头、机械臂传感器等反馈信息，以及控制四足的行进系统、机械臂操作等。三．机械四足行走系统： 1.机械四足的形状：一开始的时候，我曾经很困惑于如何把握行走稳定与行走速度之间的平衡，后来设想出仿人类四肢的关节加上圆形的脚盘这个方案，总体感觉可以满足行走的需要。 2.如何实现行进：参考了机械小狗的设计，将机械四足连接在机器人的中央处理系统而成为一个整体，接受中央处理系统的控制。每次改变一个机械足的位置，实现整个机器人的行

六自由度机器人控制系统设计

1前言 1.1 焊接机器人的发展历史与现状现代机器人的研究始于20世纪中期，其技术背景是计算机和自动化的发展，以及原子能的开发利用。美国原子能委员会下属的阿尔贡研究所为解决可代替人进行放射性物质的处理问题，在1947年研制了遥控式机械手臂；1948年又相继开发了电气驱动式的主从机械手臂，从而解决了对放射性物质的进行远距离操作的问题。1954年，美国科学家戴沃尔最先提出工业机器人的概念，并申请了新的专利。其主要特点是借助伺服技术来控制机器人的关节，并利用人手对机械手臂进行动作示教，机械手臂能实现人物动作的记录和再现。这就是示教再现机械臂，现在所用的机械手臂差不多都采用这种控制方式。伴随着现代社会的发展，为了提高生产效率，稳定和提高产品的质量，加快实现工业生产机械化，改善工人劳动条件，已经大大改进了机械手臂的性能，并大量应用于实际生产中，尤其是在高压、高温、多粉尘、高噪音和重度污染的场合。焊接机器人的诞生可以追溯到上世纪70年代，是由日本发那科（FANUC）公司生产的小型机器人改进的，受限于当时的技术手段以及高昂的造价，使得当时的焊接机器人不能得到很好的应用。机械手臂是一种工业机器人，它由控制器、操作机、检测传感装置和伺服驱动系统组成，是一种可以自动控制、仿人手操作、可以重复编程、可以在三维空间进行各种动作的自动化生产设备。机械手臂首先是在汽车制造工业中使用的，它一般可进行焊接、上下料、喷漆以及搬运。它可代替人们进行从事繁重、单调的重复劳动作业，并且能够大大改善劳动生产率，提高产品的质量[1]。到了90年代初，随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展，机器人技术也得到了飞速发展。工业机器人的制造水平、控制速度和控制精度、可靠性等不断提高，而机器人的制造成本和价格却不断下降。在西方国家，由于劳动力成本的提高为企业带来了不小的压力，而机器人价格指数的降低又恰巧为其进一步推广应用带来了契机，采用机器人的利润显然要比采用人工所带来的利大，使得焊机机器人得到了推广，同时技术的进步也使得焊机机器人技术得到很大提高。进入新世纪之后，由于各国对焊接机器人的不断重视，使得焊接机器人技术取得了很大的进步。同时由于其焊机精度及更低的生产成本，也使得它得到了越来越多的应用。目前，焊接机器人主要用于装卸、搬运、焊接、铸锻以及热处理等方面，无论数量、品种和性能方面都还不能满足工业生产发展需要。在一些特殊的行业，使用它来代替人工操作的，主要是在危险作业、多粉尘、高温、噪声、工作空间小等的不适于人工作业的环境。 1.2 焊接机器人发展趋势

机器人系统设计毕业版

2 机器人点焊系统电气控制部分的组成和原理 2.1 机器人点焊系统电气控制部分的组成机器人点焊系统由机器人系统、夹具系统、转台系统和焊接系统构成，工作站采用PROFIBUS+数字I/O实现彼此通信[3]。该系统电气结构如图2.1所示。图2.1 机器人点焊系统电气结构图 2.2 机器人点焊系统的电气控制原理系统上电，初始化机器人的状态，主要包括机器人是否在原位，机器人工作是否完成；系统的水、气、光栅是否正常。系统和生产线控制器通讯，获取和机器人工作站有关的生产线的多个状态，如输送线是否处于自动状态；相关传感器的信号是否正常等。对于安全信号，则分等级处理，重要的安全信号通过和机器人的硬线连接，引起机器人急停；级别较低的安全信号通过PLC给机器人发“外

部停止”命令。系统的任务选择是由线控制器完成的，输送线控制器通过传感器来确定车型并通过编码方式向机器人点焊工作站发出相应的工作任务，点焊控制器接受任务并调用相应的机器人程序进行焊接。焊接过程中，系统检测机器人的工作状态，如机器人发生错误或故障，系统自动停止机器人及焊枪的动作。当机器人在车身不同的部位焊接时，需要不同的焊接参数。控制焊枪动作的焊接控制器中可存储多种焊接规范，每组焊接规范对应一组焊接工艺参数。机器人向PLC 发出焊接文件信号，PLC通过焊接控制器向焊枪输出需要的焊接工艺参数。车体焊接完成后，机器人可按设定的方式进行电极修磨。

3 机器人点焊系统电气控制部分硬件设计 3.1 安全保护系统点焊机器人的工作范围必须符合安全要求，即必须在任何情况下都不会对人员或设备构成威胁。在机器人动作范围内，必须采取隔离措施保护，这些隔离保护措施可以是隔离栅栏，光栅，光幕，空间扫描装置等。本设计采用隔离栅栏和光栅的保护措施。另外，系统中设有急停回路，以便各种突发情况下将系统停止，确保人员和设备的安全。机器人引入机器图3.1 安全门回路

开发聊天机器人

用.NET开发MSN聊天机器人- MSN聊天机器人开发揭秘。写在前面：我不是开发人员，不是高手，就是自己比较爱玩。在技术上，没有什么喜欢摸索的精神，而是喜欢投机取巧。在这篇文章里，你也不能"少劳而获"地通过我的机器人修改出一个自己的机器人，因为自己觉得程序写的比较臭，所以不会open source。但是，如果你对.net或者 C#有点了解的话，相信从这篇文章里，你可以找到一切所需的资源，来开发一个自己的，绝对可用的msn机器人。要和我的机器人聊天，可以加tbot01@https://www.360docs.net/doc/a77901162.html,，名字叫“塔奇克马”，是从动画片攻壳机动队得名。同时，你也可以去https://www.360docs.net/doc/a77901162.html,，那里有一个和这个MSN机器人一样的网页聊天机器人，可以先聊聊看，尽量用中文聊。这不是一篇新手入门的文章，如果你不知道什么是.NET，不了解数据库方面的哪怕是一丁点东西，建议你先看看。同时，也希望真正的高手不要笑话打击我，毕竟一个普通的，非开发人员的电脑爱好者通过摸索，并告诉大家怎样做一个好玩的东西，不是一件错事。一、为什么要做MSN聊天机器人 1 我能想到的原因最重要的是因为很好玩。你的MSN机器人说的话，一定体现你的性格（如果你希望这样的话）。当然，这是我的理由，作这个机器人的初衷仅仅是突然有一天自己想做。也许你也希望你的机器人可以帮助你做一些事情，类似一个专家系统或是客服系统等等。 2 现在的MSN聊天机器人现在MSN机器人有很多，如果你加过MSN机器人，我想你列表上最多的是一个叫做“小布”或者是他兄弟姐妹一大堆的家伙们(https://www.360docs.net/doc/a77901162.html,)，可能基于负载的考虑，每次上线你都可能被他们一家子的一堆加入好友的请求包围。还有一些所谓的“免费短信”机器人，我一直就是做SP的，我直接说，为了不耽误你们赚钱，我不对这种机器人加以什么评论。可以提一下MsgerAI（msgerai@https://www.360docs.net/doc/a77901162.html,）这个机器人，开发它的这位老兄非常希望做一个可以像人一样具有智能的东西，虽然可能在他有生之年都无法完成，不过我还是祝他成功。毕竟有梦想就是好的，而且这个机器人现在也可以为他完成些工作(https://www.360docs.net/doc/a77901162.html,/nlp)。还有一些其他的MSN机器人，比如专门提供信息查询服务的，帮你搜索google的等等。 MSN进行时里面有列表(https://www.360docs.net/doc/a77901162.html,)，自己去看看就好了。二、为什么用.NET 其实理由很简单。C#和Java很像，但是Java我实在找不出一个非常好用的，符合自己使用习惯的IDE来。而C#就不同，https://www.360docs.net/doc/a77901162.html,(https://www.360docs.net/doc/a77901162.html,/vstudio/)当然最好用，C# Builder(https://www.360docs.net/doc/a77901162.html,/csharpbuilder/)也不错，连

机器人系统设计

机器人系统设计 1微动并联机器人［2］“微动并联机器人的研制”课题研制了1台六自由度微动机器人，以其为核心建立了一套包括三自由度粗动平台、显微视觉系统、控制系统及周边辅助设备的实验平台，并重点围绕微操作机器人的机构选型、误差、显微视觉及系统标定等方面做了较深入的研究。具体阐述如下：(1)通过对国内外微动机构的分析与综合，设计出了创意独特、两级解耦的串并联微动机器人，这在微动机器人领域尚属首例。此串并联微动机器人有六个自由度,由上(3RPS机构)、下(3RRR机构)两机构并联串接而成［2］，它具有上下机构运动解耦，运动学、动力学及误差分析简便，控制成本低，加速度大，可完成粗调、细调2种功能等特点。其具体技术指标如下：外形尺寸为 100mm×100mm×100mm，工作空间为40μm×40μm×24μm，运动分辨率为0.2μm。(2)为了合理地分配精度，充分评估各项误差对末端执行器位姿的，我们利用矢量分析的方法建立了串并联机构结构参数误差与位姿误差的数学模型，分析了各项结构误差对末端位姿的影响水准，并得出了若干对微操作机器人设计、加工及安装有普遍指导意义的结论。(3)对压电陶瓷驱动器的驱动特性、柔性铰链的机械性能、微动机器人末端位姿的选择、微动机器人的控制方式及图像处理等，做了较深入的研究，积累了很多有价值的经验。(4)提出了对实验环境的若干改进措施。 2面向生物工程的微操作机器人系统大多数机器人是按照给定的程序做简单重复的动作(如焊接、装配、搬运等)，不需要太强的智能。而对于微操作机器人来说，情况就有很大不同。因为被操作对象十分微小，操作人员不可能十分清楚它们的精确位置，况且外界环境的变化使得它们的相对位置不定，微观世界里的物理法则及力学特性与宏观世界也大相径庭，这就要求机器人有很强的自动识别能力和决策能力。同时，温度变化、机械振动、噪声波动、机械蠕变等不稳定因素扰动，以及非线性微动特性、传递累积误差的影响，也使得微操作机器人必须具有很强的自我调整能力(即自我实时标定及补偿能力)。因此微操

聊天机器人-王凯-201431415开发文档

移动平台开发技术课程报告学生姓名王凯学号201431415 院系信息学院专业软件工程年级2014级

目录 1.1作业概述 (3) 1.2主要内容 (3) 2 开发环境 (3) 2.1 硬件环境 (3) 2.2 软件环境 (4) 3 需求分析 (4) 3.1 业务需求分析 (4) 3.2 模型需求分析 (4) 3.3 界面需求分析 (5) 4 开发流程与实现 (5) 4.1 开发环境介绍 (5) 4.2 图灵机器人 (7) 4.3 主要业务实现 (7) 4.4 网络通讯实现 (9) 4.5 .9图片处理 (10) 5 功能演示 (12) 总结 (14)

1 概述 1.1作业概述移动平台开发技术课程主要学习针对目前手机、平板电脑等移动终端的软件开发。我们的课程主要是在Android平台上进行，通过一学期的学习，基本了解和掌握了Android开发的主要组件和软件实现方法。这次的课程报告主要是完成了一个智能机器人的聊天软件，在用户移动终端联网的情况下，用户给机器人发送文字信息，可以得到相应的响应。 1.2主要内容本次课程报告的主要内容包括以下几点：（1）对于所设计软件的需求分析，包括业务需求分析、模型需求分析和界面需求分析；（2）搭建Android工程的开发环境、测试环境；（3）基本功能的实现，美化软件界面，提高用户输入操作性和界面显示的友好性；（4）说明开发过程中使用的新技术，以及使用这些技术所需要注意的问题，以及解决了什么问题；（5）思考总结开发过程中的问题和想法，在此基础上考虑软件的可扩展性和性能优化。 2 开发环境 2.1 硬件环境计算机处理器：Intel Core i3-3220 3.3GHz 计算机安装内存：4.00GB 计算机存储器：500GB 手机处理器：NVIDIA Tegra4 手机内存：2.00GB

面向智能家居的机器人控制系统设计

摘要机器人技术涉及领域众多，包括电子、机械学、自动控制、传感器技术等，是一门多技术集合的领域。随着工业自动化在世界的飞速发展，移动机器人在生产生活中的地位逐渐提高。文章主要讲述了家庭机器人的设计过程，以及机械手的设计方案。以AT89C51 单片机作为本次设计核心，借助L298N电机控制芯片以完成对直流电机的控制，比如如何启停，如何改变方向，改变行驶速度。以应对移动机器人所需完成任务动作的要求。在如何选择合适的机器人设计中，采用了脉冲宽度调制技术对电机进行控制，为了达到期望值采用调节占空比大小来实现。关键词：智能家居机器人；AT89C51 单片机；L298N电机控制芯片；PWM控制；电机控制。 ABSTRACT Robot technology involves many fields, including electronics, mechanics, automatic control, sensor technology and so on. It is a field of multi technology collection. With the rapid development of industrial automation in the world, the position of mobile robots in production and life is gradually improving. This article mainly describes the design process of the family robot and the design plan of the manipulator. With the AT89C51 MCU as the core of this design, the control chip of L298N motor is used to control the DC motor, such as how to start and stop, how to change direction and change the speed of driving. In order to meet the requirements of mobile robot for completing tasks. In how to choose the suitable robot design, the pulse width modulation technology is used to control the motor. In order to achieve the desired value, the size of the duty ratio is realized. Key words：Screening manipulator；AT89C51 monolithic integrated circuit,；LN298 motor control chip,；PWM technology；motor control. 第一章绪论 1.1 智能家居机器人的发展现状机器人大家都不陌生，我们首先来谈谈移动机器人。移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统。[12]随着传感器技术和自动控制技术的不断发展，机器人的性能得到不断提高。机器人的应用也不再局限与工业生产以及军事领域，它同时还广泛于民用领域，如除草、灌溉、导航、室内清洗和安全防范等等。